本發(fā)明屬于激光層壓成型原料改性領域，具體涉及一種用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料及其制備方法。
背景技術：
：激光層壓成型技術，是一種以三維模型為基準，通過計算機指令控制，利用激光切割技術將涂覆有熱熔膠的箔材快速構建為三維實體的一種快速成型技術。激光層壓成型技術具有多種優(yōu)勢：三維模型無需整個斷面，方案設計速度快；成型過程中無需支撐結(jié)構；制品可直接使用；對環(huán)境無污染等。同時這項技術也存在一定的不足：可選原料種類少；制品機械強度一般；材料熱穩(wěn)定性較差；制品尺寸穩(wěn)定性不足等。本發(fā)明創(chuàng)新性的以聚丙烯樹脂為基體，以鈦酸鉀晶須為改性材料，制備了用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料，改性后的材料具有成型速度快、機械強度高、耐熱性高和尺寸穩(wěn)定性好等特點，同時復合材料所涉及的制備工藝簡單，可直接應用和推廣于激光層壓成型快速成型領域，能直接加工為結(jié)構件。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料及其制備方法，具有成型速度快、機械強度高、耐熱性高和尺寸穩(wěn)定性好等特點，能直接激光層壓成型為結(jié)構件。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料及其制備方法，其特征在于，由以下組分按重量份制備而成：聚烯烴樹脂100份，鈦酸鉀晶須5～45份，偶聯(lián)劑0.5～2.5份，抗氧劑0.05～0.5份，熱穩(wěn)定劑0.05～0.5份，潤滑劑0.05～0.5份。所述聚烯烴樹脂為聚丙烯樹脂或聚氯乙烯樹脂。所述的鈦酸鉀晶須為二鈦酸鉀晶須或四鈦酸鉀晶須，晶須長度為5～50μm。所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。所述的抗氧劑為四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯或硫代二丙酸雙十八醇酯。所述的熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。所述的潤滑劑為次乙基雙硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。本發(fā)明的另一個發(fā)明目的是提供上述一種用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）將樹脂基體100份、鈦酸鉀晶須5～45份、偶聯(lián)劑0.5～2.5份、抗氧劑0.05～0.5份、熱穩(wěn)定劑0.05～0.5份以及潤滑劑0.05～0.5份混合均勻得預混合料；（2）用模壓機模具在180-220℃條件下經(jīng)模壓成厚度為0.5-2.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。本發(fā)明創(chuàng)新性的以聚丙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂為基體，以鈦酸鉀晶須為改性材料，制備了用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料，改性后的材料具有成型速度快、機械強度高、耐熱性高和尺寸穩(wěn)定性好等特點，同時復合材料所涉及的制備工藝簡單，可直接應用和推廣于激光層壓成型快速成型領域，能直接加工為結(jié)構件。所以本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料可直接應用和推廣于激光層壓成型快速成型領域，能直接加工為結(jié)構件；2、鈦酸鉀晶須的引入增加了樹脂中的固體含量，在成型過程中可以大幅提高固化效率，提高成型速度；3、鈦酸鉀晶須是目前已知纖維中強度最高的一種，本發(fā)明所選用的二鈦酸鉀晶須和四鈦酸鉀晶須均具有層狀結(jié)構，用以填充聚烯烴樹脂可以提高材料整體的機械強度；4、鈦酸鉀晶須是優(yōu)異的耐熱晶須材料，用以填充聚烯烴樹脂可以提高材料整體的耐熱性；5、本發(fā)明涉及的復合材料制備工藝簡單，生產(chǎn)周期和制造成本均得到縮減，可直接應用和推廣于激光層壓成型快速成型領域。具體實施方法下面結(jié)合具體實例對本
發(fā)明內(nèi)容進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須復合材料在23℃、50%濕度環(huán)境下分別采用ASTMD6110、ASTMD648和ASTMD955檢測復合材料的沖擊強度、熱變形溫度和收縮率，同時記錄制品成型速度。本發(fā)明的具體實施例如下：實施例1（1）按以下比例配備原料：聚丙烯樹脂基體100份，二鈦酸鉀晶須5份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.02份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.05份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.05份。（2）用模壓機模具在180℃條件下經(jīng)模壓成厚度為0.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例2（1）按以下比例配備原料：聚丙烯樹脂基體100份，二鈦酸鉀晶須15份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.05份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.08份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.15份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.15份。（2）用模壓機模具在190℃條件下經(jīng)模壓成厚度為1mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例3（1）按以下比例配備原料：聚丙烯樹脂基體100份，二鈦酸鉀晶須25份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.1份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.12份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.25份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.25份。（2）用模壓機模具在200℃條件下經(jīng)模壓成厚度為1.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例4（1）按以下比例配備原料：聚丙烯樹脂基體100份，二鈦酸鉀晶須35份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.15份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.18份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.35份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.35份。（2）用模壓機模具在210℃條件下經(jīng)模壓成厚度為2mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例5（1）按以下比例配備原料：聚丙烯樹脂基體100份，二鈦酸鉀晶須45份，偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.5份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.5份。（2）用模壓機模具在220℃條件下經(jīng)模壓成厚度為2.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例6（1）按以下比例配備原料：聚氯乙烯樹脂基體100份，四鈦酸鉀晶須5份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷0.5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.02份，抗氧劑硫代二丙酸雙十八醇酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.05份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.05份。（2）用模壓機模具在190℃條件下經(jīng)模壓成厚度為1mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例7（1）按以下比例配備原料：聚氯乙烯樹脂基體100份，四鈦酸鉀晶須15份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.05份，抗氧劑硫代二丙酸雙十八醇酯0.08份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.15份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.15份。（2）用模壓機模具在200℃條件下經(jīng)模壓成厚度為1.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例8（1）按以下比例配備原料：聚氯乙烯樹脂基體100份，四鈦酸鉀晶須25份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷1.5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.1份，抗氧劑硫代二丙酸雙十八醇酯0.12份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.25份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.25份。（2）用模壓機模具在200℃條件下經(jīng)模壓成厚度為1.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例9（1）按以下比例配備原料：聚氯乙烯樹脂基體100份，四鈦酸鉀晶須35份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.15份，抗氧劑硫代二丙酸雙十八醇酯0.18份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.35份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.35份。（2）用模壓機模具在210℃條件下經(jīng)模壓成厚度為2mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。實施例10（1）按以下比例配備原料：聚氯乙烯樹脂基體100份，四鈦酸鉀晶須45份，偶聯(lián)劑γ―(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2.5份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.2份，抗氧劑硫代二丙酸雙十八醇酯0.3份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.5份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.5份。（2）用模壓機模具在220℃條件下經(jīng)模壓成厚度為2.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料性能見表一。對照實例1（1）按以下比例配備原料：聚丙烯樹脂基體100份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.02份，抗氧劑三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鈣0.05份，潤滑劑次乙基雙硬脂酰胺0.05份。（2）用模壓機模具在180℃條件下經(jīng)模壓成厚度為0.5mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得材料性能見表一。對照實例2（1）按以下比例配備原料：聚氯乙烯樹脂基體100份，抗氧劑四[β-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.02份，抗氧劑硫代二丙酸雙十八醇酯0.03份，熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋇0.05份，潤滑劑季戊四醇硬脂酸酯0.05份。（2）用模壓機模具在190℃條件下經(jīng)模壓成厚度為1mm的箔材，即得到用于激光層壓成型的鈦酸鉀晶須復合材料。所制得材料性能見表一。表一：性能測試性能沖擊強度（KJ/m2）熱變形溫度(℃)收縮率(%)成型速度(cm3/h)實施例1101050.6853實施例2111100.6355實施例3111130.6057實施例4131160.5560實施例5121140.5858實施例6161070.4548實施例7161120.4151實施例8171150.3955實施例9191180.3558實施例10181160.3756對照實例18701.2038對照實例213800.8535本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須改性聚烯烴復合材料具有成型速度快、機械強度高、耐熱性高和尺寸穩(wěn)定性好等特點。根據(jù)表一數(shù)據(jù)，實施例1-5與對照實例1的聚丙烯相比較而言，本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須復合材料的缺口沖擊強度最大為13KJ/m2，較改性前（對照實例1）提高62.5%；熱變形溫度最高為116℃，較改性前提高65.7%；收縮率最小為0.55%，較改性前減小54.2%；成型速度最快為60cm3/h，較改性前提高57.9%。實施例6-10與對照實例2的聚氯乙烯材料而言，本發(fā)明制備的鈦酸鉀晶須復合材料的缺口沖擊強度最大為19KJ/m2，較改性前（對照實例2）提高46.2%；熱變形溫度最高為118℃，較改性前提高47.5%；收縮率最小為0.35%，較改性前減小58.8%；成型速度最快為58cm3/h，較改性前提高65.7%。上述的對實施例的描述是為便于該
技術領域：
的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3