應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，含有以下質(zhì)量份數(shù)的組分：苯乙烯類樹脂：85-99.9份；無機(jī)粉體：0.1-15份；加工助劑：0.01-1份。該應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料采用雙螺桿擠出的方法制得，用于熔融沉積3D打印苯乙烯類材料在桌面型3D打印機(jī)加工特定制件時不會發(fā)生翹曲和變形，大大提高了3D打印質(zhì)量。
【專利說明】應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱塑性塑料，尤其涉及一種應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱 塑性塑料。

【背景技術(shù)】
[0002] 累積制造技術(shù)又叫"快速成型技術(shù)"或"快速原型制造技術(shù)"，在國外被形象的稱為 3D打印技術(shù)，興起于上世紀(jì)80年代，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)，利用三維CAD 的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)（3D打印機(jī)），將一層層的材料堆積成實(shí)體原型的方法。這種方法 有諸多優(yōu)點(diǎn)，其制造快速，可完全再現(xiàn)三維效果，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具生產(chǎn)同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè) 計(jì)制造一體化，同時其用料廣泛，各類3D打印機(jī)設(shè)備上使用的材料有樹脂，光敏材料，陶瓷 粉末等等。
[0003] 其中，熱塑性樹脂包括ABS，尼龍，聚乳酸（PLA)等，在加熱的條件下擠出成線，一 層層堆疊成制品的3D打印技術(shù)叫恪融沉積成型（Fused Deposition Modeling, FDM)。苯乙 烯類樹脂，包括ABS，HIPS，SMA等由于其良好的流動性，較低的收縮率，比較好的綜合物理 性能被廣泛應(yīng)用于FDM成型的累積制造。
[0004] 但是，由于加工條件的限制：部分3D打印機(jī)（如美國makerbot公司的Repicator 系列，Replicator mini系列，以及我國部分生產(chǎn)商生產(chǎn)的桌面型打印機(jī)）的打印空間是開 放的，無法維持一定的環(huán)境溫度，在打印苯乙烯類材料時由于材料的熱脹冷縮產(chǎn)生的材料 內(nèi)應(yīng)力造成在打印部分制件（主要是大面積的平面制件，壁厚差異較大的制件）時，制件會 發(fā)生翹曲或者變形。該問題是困擾大量3D打印機(jī)使用者的普遍性問題，而通過制件打印工 藝的調(diào)整難以解決。
[0005] 目前FDM技術(shù)所用的苯乙烯類材料往往是合成廠直接合成的純樹脂，其材料的比 熱、熱導(dǎo)率等基本參數(shù)難以調(diào)整。通過塑料改性技術(shù)，調(diào)整塑料的熱導(dǎo)率，比熱和線性膨脹 系數(shù)可以顯著的改善材料在熔融累積時的表現(xiàn)，使得熱量更快的散失，從材料熔融狀態(tài)到 固化所需要散失的熱量減少，材料的收縮降低，從而降低材料從熔融狀態(tài)到固態(tài)形成的內(nèi) 應(yīng)力，大大改善材料的翹曲變形。這樣就可以拓寬苯乙烯類材料可以用于打印的制件的領(lǐng) 域。
[0006] 由于FDM加工的特點(diǎn)：材料在短時間受熱熔融，迅速擠出，對材料在熔融狀態(tài)下的 流動性有比較苛刻的要求，并不是所有苯乙烯類材料都適合該技術(shù)加工的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性 塑料，克服現(xiàn)有用于熔融沉積3D打印苯乙烯類材料在桌面型3D打印機(jī)加工特定制件時普 遍存在的翹曲和變形的問題。
[0008] 本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累 積制造用熱塑性塑料，含有以下質(zhì)量份數(shù)的組分：
[0009] 苯乙烯類樹脂：85-99. 9份；
[0010] 無機(jī)粉體：〇· 1-15份；
[0011] 加工助劑：0. 01-1份。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述苯乙烯類樹脂為高抗沖聚苯乙烯（HIPS)和苯乙 烯-丙烯腈-1，3 丁二烯的三元共聚物（ABS)中的一種。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述苯乙烯-丙烯腈-1，3 丁二烯的三元共聚物（ABS) 的成分為：苯乙稀單體60-95份，丙稀腈單體5-40份，丁二稀單體5-30份。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述苯乙稀-丙稀腈-1，3 丁二稀的三元共聚物（ABS) 的成分為：苯乙稀單體65-85份；丙稀腈單體8-30份；丁二稀單體8-15份。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述苯乙稀-丙稀腈-1，3 丁二稀的三元共聚物（ABS) 由連續(xù)本體法和聚合一摻混法其中之一制成。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述苯乙稀-丙稀腈-1，3 丁二稀的三元共聚物（ABS) 的熔體流動速率用ISO 1133標(biāo)準(zhǔn)測試，200度5kg的測試條件下為2-10g/cm3，HIPS樹脂為 5_20g/cm 3〇
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述苯乙稀-丙稀腈-1，3 丁二稀的三元共聚物（ABS) 的熔體流動速率用ISO 1133標(biāo)準(zhǔn)測試，200度5kg的測試條件下為5-8g/cm3, HIPS樹脂為 l〇-15g/cm3〇
[0018] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的無機(jī)粉體為硫酸鋇、氧化鎂或水滑石，或其他比 熱容小于lj/g · k的無機(jī)粉體，優(yōu)選滑石粉。
[0019] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的加工助劑包括抗氧助劑和潤滑助劑，該抗氧助 劑為受阻單酚、烷基化受阻多酚、亞磷酸酯、胺類、堿金屬、堿土金屬的硅酸鹽中的一種或一 種以上的混合物，所述潤滑助劑為脂肪族酰胺、脂肪酸、脂肪酸鹽、硅油、白礦油、聚硅酮中 的一種或一種以上的混合物。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：該應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料采用雙螺 桿擠出的方法制得，用于熔融沉積3D打印苯乙烯類材料在桌面型3D打印機(jī)加工特定制件 時不會發(fā)生翹曲和變形，大大提高了 3D打印質(zhì)量。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例，即但 凡以本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利 涵蓋范圍之內(nèi)。
[0022] 實(shí)施例：
[0023] 按照表1-5所列實(shí)施例1-10的配方制取本發(fā)明所述熱塑性塑料，同時選用如表6 所述的配方制得對比例熱塑性塑料。
[0024] 其中對比例中，對比例1采用的是臺灣奇美實(shí)業(yè)生產(chǎn)的通用級ABS PA-757,對比 例2采用的是美國苯領(lǐng)（Styrolution)生產(chǎn)的通用級ABS Novodur P2H-AT，對比例3所 用HIPS為臺灣國喬石化生產(chǎn)的PS-350K，對比例4為美國陶氏化學(xué)（DOW)所生產(chǎn)的HIPS 1300。所用滑石粉為3000目，氧化鎂為850目，娃灰石為200目，云母粉為1000目，均為工 業(yè)級產(chǎn)品。經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)混煉抽絲成直徑為I. 7mm的塑料絲。
[0025] 各配方均米用美國Makerbot公司生產(chǎn)的Peplicator 2型開放式桌面3D打印機(jī)， 用相同的程式打印長*寬*高為250mm*200mm*3. 4mm的方形片狀制件（直角片狀制件是最 容易翹曲的制件形狀）。
[0026] 表1 :實(shí)施例1 - 2成分表：
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在于，含有以下質(zhì)量份 數(shù)的組分： 苯乙烯類樹脂：85-99. 9份； 無機(jī)粉體：〇. 1_15份； 加工助劑：〇. 01-1份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述苯乙烯類樹脂為高抗沖聚苯乙烯和苯乙烯-丙烯腈-1，3丁二烯的三元共聚物中的 一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述苯乙稀-丙稀腈-1，3 丁二稀的三元共聚物的成分為：苯乙稀單體60-95份，丙稀腈 單體5-40份，丁二烯單體5-30份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述苯乙稀-丙稀腈-1，3 丁二稀的三元共聚物的成分為：苯乙稀單體65-85份；丙稀 腈單體8-30份；丁二稀單體8-15份。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述苯乙烯-丙烯腈-1，3 丁二烯的三元共聚物由連續(xù)本體法和聚合一摻混法其中之一 制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述苯乙烯-丙烯腈-1，3 丁二烯的三元共聚物的熔體流動速率用ISO 1133標(biāo)準(zhǔn)測試， 200度5kg的測試條件下為2-10g/cm3, HIPS樹脂為5-20g/cm3。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述苯乙烯-丙烯腈-1，3 丁二烯的三元共聚物的熔體流動速率用ISO 1133標(biāo)準(zhǔn)測試， 200度5kg的測試條件下為5-8g/cm3, HIPS樹脂為10-15g/cm3。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述的無機(jī)粉體為硫酸鋇、氧化鎂和水滑石其中之一。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于熔融沉積技術(shù)的累積制造用熱塑性塑料，其特征在 于：所述的加工助劑包括抗氧助劑和潤滑助劑，該抗氧助劑為受阻單酚、烷基化受阻多酚、 亞磷酸酯、胺類、堿金屬、堿土金屬的硅酸鹽中的一種或一種以上的混合物，所述潤滑助劑 為脂肪族酰胺、脂肪酸、脂肪酸鹽、硅油、白礦油、聚硅酮中的一種或一種以上的混合物。
【文檔編號】C08K5/20GK104497462SQ201410764439
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】許晶瑋, 蔣賢志, 胡付余, 汪爐林, 王林, 程慶, 劉學(xué)亮 申請人:江蘇金發(fā)科技新材料有限公司, 天津金發(fā)新材料有限公司