本發(fā)明涉及3d打印,尤其涉及一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
1、工業(yè)級(jí)3d打印機(jī)速度更快、精度更高,在工業(yè)機(jī)械、航空航天、汽車制造、風(fēng)電、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于模具領(lǐng)域更有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。比如目前傳統(tǒng)的模具制作工藝流程包括模具設(shè)計(jì)-主模搭建-主模修整-主模膠衣固化-主模打磨處理-生產(chǎn)模準(zhǔn)備-主模脫模蠟-模具膠衣-模具鋪層、模具固化加固-生產(chǎn)模表面處理-合格主模具-成品生產(chǎn)等流程,用時(shí)一般不少于2個(gè)月,且需要大量的人工,但用3d打印的工藝,只要經(jīng)歷模具設(shè)計(jì)-模型處理-3d打印-cnc加工-膠衣打磨-合格主模具-成品生產(chǎn)等流程,用時(shí)基本一周就能解決,且只需要1人操作即可,且因?yàn)槎际怯秒娔X形成的軟件做計(jì)算和評(píng)估,使產(chǎn)品更加精準(zhǔn),模具接近最終輪廓,使用銑削龍門五軸進(jìn)行模具的最終加工成型。去除材料更少、效率更高。也能更大限度的減少了用時(shí)和成本,也能更大限度的減少對(duì)于材料的使用量,他具有成本低、成型速度快、成型能力強(qiáng)和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。
2、在汽車、航天航空等領(lǐng)域,使用的熱壓罐成型模具,通常要求材料具有:(1)在高溫反復(fù)加熱情況下,仍然具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性;(2)耐高溫,熱變形溫度(iso?75,1.8mpa)需要135℃以上;(3)機(jī)械強(qiáng)度高,制件的彎曲強(qiáng)度需要150mpa,彎曲模量需要7000mpa(iso178)。
3、相對(duì)于傳統(tǒng)的車銑刨磨這類去除法加工工藝,3d打印的典型特點(diǎn)是采用逐層累積材料的一種材料添加法加工工藝。使用熱塑性塑料復(fù)合材料顆粒進(jìn)行融溶,層層堆疊成型的3d打印工藝制備熱壓罐成型模具,為了保證模具具有優(yōu)異性:(1)需要打印過(guò)程順利穩(wěn)定,打印頭出料平穩(wěn)均勻;(2)打印過(guò)程翹曲變形少,層間無(wú)開裂;(3)打印物件表面光滑無(wú)毛刺;層與層的結(jié)合力強(qiáng);(4)打印制件致密,制件的密度達(dá)到注塑件密度95%。因此,本領(lǐng)域亟需具有改進(jìn)機(jī)械性能的增材制造材料及制造方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足,本發(fā)明提供了一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料及其制備方法,能夠提高聚碳酸酯的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能和尺寸穩(wěn)定性。
2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的:
3、一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料,包括以下重量份的物質(zhì):聚碳酸酯75-85、聚酮樹脂5-10、熱塑性聚氨酯3-5、碳纖維15-25、抗氧劑0.05-0.5、潤(rùn)滑劑0.5-1.5、表面改善劑0.5-1.5,所述聚碳酸酯的熔融指數(shù)介于15g/min~20g/min。
4、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為:所述潤(rùn)滑劑為皂類、硬脂酸十八烷醇酯、褐煤蠟酸皂酯、石蠟、季戊四醇硬脂酸酯、硅油,硅酮中的一種或多種。
5、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為:所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯中的一種或多種。
6、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為:所述表面改善劑為有機(jī)氟類高分子助劑。
7、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為:所述聚碳酸酯的熔融指數(shù)選擇10g/min。
8、本發(fā)明還提供了一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法,步驟為:原材料在高混機(jī)中混合均勻,然后加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到所述聚碳酸酯組合物,所述雙螺桿長(zhǎng)徑比32:1至44:1。
9、本發(fā)明制備的聚碳酸酯復(fù)合材料,在高溫反復(fù)加熱情況下,仍然具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性,并且具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能。使用本發(fā)明制備的聚碳酸酯復(fù)合材料進(jìn)行打印的過(guò)程中,翹曲變形少,層間無(wú)開裂。
1.一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料,其特征在于:包括以下重量份的物質(zhì):聚碳酸酯75-85、聚酮樹脂5-10、熱塑性聚氨酯3-5、碳纖維15-25、抗氧劑0.05-0.5、潤(rùn)滑劑0.5-1.5、表面改善劑0.5-1.5,所述聚碳酸酯的熔融指數(shù)介于15g/min~20g/min。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料,其特征在于:所述潤(rùn)滑劑為皂類、硬脂酸十八烷醇酯、褐煤蠟酸皂酯、石蠟、季戊四醇硬脂酸酯、硅油,硅酮中的一種或多種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料,其特征在于:所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料,其特征在于:所述表面改善劑為有機(jī)氟類高分子助劑。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料,其特征在于:所述聚碳酸酯的熔融指數(shù)選擇10g/min。
6.一種如權(quán)利要求1-5所述的用于粒料3d打印的聚碳酸酯復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:原材料在高混機(jī)中混合均勻,然后加入雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到所述聚碳酸酯組合物,所述雙螺桿長(zhǎng)徑比32:1至44:1。