本發(fā)明屬于sls3d打印
技術領域：
，尤其是涉及一種選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料粉末及其制備方法。
背景技術：
：選擇性激光燒結(selectivelasersintering，簡稱sls)快速成型技術是利用粉末材料在激光照射下燒結的原理，在計算機控制下層層堆積成型。利用該技術幾乎可以成型任意幾何形狀的制件，包括工業(yè)生產(chǎn)中所需要的各種復雜形狀的模具等；該技術可應用的材料范圍非常寬，包括高分子、陶瓷、金屬及各種復合材料等。3d打印機可以制造的物品很多，如飛機、手槍，再如食物、人體器官、兒童玩具等。3d打印技術是最近20年來世界制造
技術領域：
的一次重大突破，是機械工程、計算機技術、數(shù)控技術、材料科學等多學科技術的集成。其中，3d打印技術中最難最核心的技術是打印材料的開發(fā)，因此開發(fā)更為多樣多功能的3d打印材料成為未來研究與應用的熱點與關鍵。目前的3d打印材料多使用純塑料，塑料感強，親和性差。其中，在尼龍材料中，由于pa-12具有極低的吸濕率、優(yōu)良的機械強度、耐磨、減摩及良好的耐腐性能及加工性等，在3d打印新產(chǎn)品的研制開發(fā)、模具制造、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)等方面具有廣闊前景?，F(xiàn)有的相關pa-12材料的3d打印技術主要是基于選擇性激光燒結方面，選擇性激光燒結技術(sls)是采用紅外激光燒結粉末材料成型的一種快速成型技術。該技術可將固體粉末材料直接成型為三維實體零件，不受成型零件形狀復雜程度的限制，不需任何工裝模具。在新產(chǎn)品的研制開發(fā)、模具制造、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)等方面均有廣闊前景，國外已有大量的應用實例。然而，由于pa-12的收縮率較大，成型過程中易產(chǎn)生翹曲變形；對于性能要求高的功能件，pa-12在強度、模量、熱變形溫度等方面還有待于進一步提高。因此，有必要提供對現(xiàn)有的pa-12復合材料進行進一步的改進，以解決上述問題。技術實現(xiàn)要素：針對以上技術問題，本發(fā)明設計開發(fā)了一種選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料粉末及其制備方法，通過對pa-12尼龍材料的改進，使得打印出來的物品具有低成本的優(yōu)勢，同時，有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小打印時產(chǎn)生的翹曲。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料粉末，由下述重量份的原料制得：木粉250~350份，pa-12尼龍材料650~750份，偶聯(lián)劑2~5份，光吸收劑0~15份，流動助劑0~10份，抗氧劑5~10份，黑色母0~20份。作為優(yōu)選，所述3d打印金屬pa-12復合材料的最佳組成為：木粉250份，pa-12尼龍材料750份，偶聯(lián)劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份。上述3d打印金屬pa-12復合材料的制備方法，包括以下具體步驟：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、偶聯(lián)劑、光吸收劑、流動助劑和抗氧劑，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250~350份，pa-12尼龍材料650~750份，偶聯(lián)劑2~5份，光吸收劑0~15份，流動助劑0~10份，抗氧劑5~10份，黑色母0~20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機造粒，雙螺桿擠出機螺桿直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區(qū)165~175℃，二區(qū)175~185℃，三區(qū)185~195℃，四區(qū)195~205℃，五區(qū)205~215℃，六區(qū)215~225℃，七區(qū)225~235℃，八區(qū)235~245℃，九區(qū)245~255℃，機頭溫度245~255℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內(nèi)，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復合材料粉末由氣流篩分機進行分級并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續(xù)粉碎；本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明的選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料，通過在pa-12尼龍材料中加入木粉，并加入偶聯(lián)劑、流動助劑、抗氧劑、黑色母進行合理配比，使3d打印出來的制品具有低成本的優(yōu)點，同時有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小打印時產(chǎn)生的翹曲。2、本發(fā)明的復合材料在制備時，各步驟是針對選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料進行優(yōu)化的，所制作的復合材料是在采用木粉對pa-12尼龍材料進行配比后，針對選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料加工中的溫度、材料目數(shù)、各材料添加次序以及雙螺桿擠出機的剪切作用對復合材料的進一步混合作用等工藝參數(shù)的整體配合進行改進。得到的具有低成本、低收縮率和高強度的選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料。具體實施方式下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1一種選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料，由下述重量份的原料制得：木粉250份，pa-12尼龍材料750份，偶聯(lián)劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；其具體的制備方法步驟為：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、流動助劑、抗氧劑、黑色母，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯(lián)劑3，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機造粒，雙螺桿擠出機螺桿直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區(qū)170℃，二區(qū)180℃，三區(qū)190℃，四區(qū)205℃，五區(qū)215℃，六區(qū)225℃，七區(qū)235℃，八區(qū)240℃，九區(qū)245℃，機頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內(nèi)，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復合材料粉末由氣流篩分機進行分級并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續(xù)粉碎；實施例2一種選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料，由下述重量份的原料制得：木粉300份，pa-12尼龍材料700份，偶聯(lián)劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；其具體的制備方法步驟為：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、流動助劑、抗氧劑、黑色母，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯(lián)劑3，流動助劑5份，抗氧劑8份，黑色母20份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑、黑色母繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機造粒，雙螺桿擠出機螺桿直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區(qū)170℃，二區(qū)180℃，三區(qū)190℃，四區(qū)205℃，五區(qū)215℃，六區(qū)225℃，七區(qū)235℃，八區(qū)240℃，九區(qū)245℃，機頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內(nèi)，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復合材料粉末由氣流篩分機進行分級并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續(xù)粉碎；實施例3一種選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料，由下述重量份的原料制得：木粉330份，pa-12尼龍材料670份，偶聯(lián)劑3份，流動助劑5份，抗氧劑8份，光吸收劑10份；其具體的制備方法步驟為：步驟1：準備木粉、pa-12尼龍材料、流動助劑、抗氧劑、光吸收劑，將各原料烘干備用，使各原料含水率小于0.05%；步驟2：按照重量份稱量木粉250份，pa-12尼龍材料250份，偶聯(lián)劑3，流動助劑5份，抗氧劑8份，光吸收劑10份；步驟3：將步驟2稱量的木粉加入高混機，待溫度升至90℃，加入步驟2稱重的偶聯(lián)劑繼續(xù)混合10分鐘，之后加入步驟2稱量的pa-12尼龍材料、抗氧劑混合120分鐘，溫度保持在150℃；步驟4：將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機造粒，雙螺桿擠出機螺桿直徑為75mm，長徑比45：1，擠出機溫度依次設定為：一區(qū)170℃，二區(qū)180℃，三區(qū)190℃，四區(qū)205℃，五區(qū)215℃，六區(qū)225℃，七區(qū)235℃，八區(qū)240℃，九區(qū)245℃，機頭溫度240℃；步驟5：用深冷粉碎的方法得到pa-12木塑復合材料粉末：首先將即粒料在液氮中低溫冷凍至-70℃以下，使之實現(xiàn)脆化易粉碎狀態(tài)，再將冷凍好的pa-12材料投入低溫粉碎機腔體內(nèi)，通過葉輪高速旋轉進行粉碎加工；步驟6：將步驟5得到的pa-12木塑復合材料粉末由氣流篩分機進行分級并收集，選擇粒度在200~400目范圍內(nèi)的pa-12粉末，將沒有達到細度要求的粗大物料返回料倉繼續(xù)粉碎；步驟7：將步驟6得到的pa-12木塑復合材料粉末、光吸收劑投料入高混機中高速混合，即可到可用于選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料。在本實施例中進一步對復合材料種的制備過程進行優(yōu)化改進，并在制備過程中對于其中的各工藝步驟和參數(shù)進行創(chuàng)造性選擇，使其充分配比混合，因此，實施例3中制成的復合材料在性能上比有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小打印時產(chǎn)生的翹曲。效果分析抗彎曲強度（mpa）抗拉伸強度(mpa)常規(guī)pa124.721.9實施例18.721.9實施例212.226.2實施例318.524.0本發(fā)明的選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料，通過在pa-12尼龍材料中加入木粉，并加入流動助劑、抗氧劑、光吸收劑進行合理配比，使3d打印出來的物品具有低成本的特點，并有效的提高了材料的力學性能，降低了材料的收縮率，減小打印時產(chǎn)生的翹曲。同時，本發(fā)明的復合材料在制備時，各步驟是針對3d打印pa-12木塑復合材料進行優(yōu)化的，所制作的復合材料是在采用木粉對pa-12尼龍材料進行配比后，針對3d打印pa-12木塑復合材料加工工藝中的溫度、材料目數(shù)、各材料添加次序以及雙螺桿擠出機的剪切作用對復合材料的進一步混合作用等工藝參數(shù)的整體配合進行改進，得到的具有低成本、高拉伸強度、高彎曲強度的選擇性激光燒結3d打印用pa-12木塑復合材料。最終，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。當前第1頁12