一種3d打印金屬pa-12復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印又稱為快速成型技術(shù)，也稱為增材制造技術(shù)，是一種不需要傳統(tǒng)刀具、夾具 和機(jī)床，而是W數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，使用金屬粉末或塑料等具有勃合性的材料逐層打印 來制造任意形狀物品的技術(shù)。3D打印機(jī)可W制造的物品很多，如飛機(jī)、手槍，再如食物、人體 器官、兒童玩具等。3D打印技術(shù)是最近20年來世界制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，是機(jī)械工 程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)的集成。其中，3D打印技術(shù)中最難最核屯、 的技術(shù)是打印材料的開發(fā)，因此開發(fā)更為多樣多功能的3的T印材料成為未來研究與應(yīng)用的 熱點(diǎn)與關(guān)鍵。
[0003] 目前的3D打印材料多使用純塑料，塑料感強(qiáng)，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(jī)械強(qiáng)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。現(xiàn)有的相關(guān) PA-12材料的3D打印技術(shù)主要是基于選擇性激光燒結(jié)方面，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)是采 用紅外激光燒結(jié)粉末材料成型的一種快速成型技術(shù)。該技術(shù)可將固體粉末材料直接成型為 Ξ維實(shí)體零件，不受成型零件形狀復(fù)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(yīng)用實(shí)例。
[0004] 然而，由于PA-12的收縮率較大，成型過程中易產(chǎn)生翅曲變形;對(duì)于性能要求高的 功能件，PA-12在強(qiáng)度、模量、熱變形溫度等方面還有待于進(jìn)一步提高。因此，有必要提供對(duì) 現(xiàn)有的PA-12復(fù)合材料進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，W解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)W上技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料及其制備 方法，通過對(duì)PA-12尼龍材料的改進(jìn)，使得打印出來的物品具有金屬質(zhì)感，同時(shí)，有效的提高 了材料的力學(xué)性能，降低了材料的收縮率，減小打印時(shí)產(chǎn)生的翅曲。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得:銅粉250-330份，PA- 12 尼龍材料 140-180份， 偶聯(lián)劑2-5份， 分散劑5-15份， 潤滑劑5-10份， 增初劑18-25份。
[000引作為優(yōu)選，所述3D打印金屬PA-12復(fù)合材料的最佳組成為：銅粉300份，PA-12尼龍 材料150份，偶聯(lián)劑3份，分散劑10份，潤滑劑6份，增初劑20份。
[0009] 上述3D打印金屬PA-12復(fù)合材料的制備方法，包括W下具體步驟：
[0010] 步驟1:準(zhǔn)備銅粉、PA-12尼龍材料、偶聯(lián)劑、分散劑、潤滑劑和增初劑材料，將各原 料烘干備用，使各原料含水率小于0.05% ;
[0011] 步驟2:按照重量份稱量銅粉250-330份，PA-12尼龍材料140-180份，偶聯(lián)劑2-5份， 分散劑5-15份，潤滑劑5-10份，增初劑18-25份；
[0012] 步驟3:將步驟2稱量的銅粉加入球磨機(jī)，待溫度升至90°C，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稱重的分散劑、潤滑劑繼續(xù)混合10分鐘，最后加入步驟2 稱量的PA12尼龍材料、增初劑繼續(xù)混合120分鐘，溫度保持在150°C ;
[0013] 步驟4:將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑為 75mm，長徑比45:1，擠出機(jī)溫度依次設(shè)定為:一區(qū)130°C，二區(qū)140°C，Ξ區(qū)150°C，四區(qū)155°C， 五區(qū)160°C，六區(qū)165°C，屯區(qū)170°C，八區(qū)170°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C ;
[0014] 步驟5:將步驟4得到的粒子與330-370份PA12尼龍材料混合，用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行 擠出加工成直徑為1.75±0.05mm的細(xì)絲，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑15mm，長徑比48:1，擠出溫 度依次設(shè)定為一區(qū)130°C，二區(qū)140°C，S區(qū)150°C，四區(qū)155°C，五區(qū)160°C，六區(qū)165°C，屯區(qū) 170°C，八區(qū)170°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C ;
[0015] 步驟6:細(xì)絲經(jīng)水冷，風(fēng)干，繞盤。
[0016] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟1中，銅粉的目數(shù)為800目。
[0017] 進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在步驟帥，按重量份稱量銅粉300份，PA-12尼龍材料350份，偶 聯(lián)劑3份，分散劑10份，潤滑劑6份，增初劑20份。
[0018] 進(jìn)一步，在步驟5中，采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出加工。
[0019] 本發(fā)明的有益效果為：
[0020] 1、本發(fā)明的3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，通過在PA-12尼龍材料中加入金屬材料銅 粉，并加入偶聯(lián)劑、分散劑、潤滑劑和增初劑進(jìn)行合理配比，使3D打印出來的物品具有金屬 質(zhì)感，同時(shí)，有效的提高了材料的力學(xué)性能，降低了材料的收縮率，減小打印時(shí)產(chǎn)生的翅曲。
[0021] 2、本發(fā)明的復(fù)合材料在制備時(shí)，各步驟是針對(duì)3D打印金屬PA-12復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu) 化的，所制作的復(fù)合材料是在采用銅粉對(duì)PA-12尼龍材料進(jìn)行配比后，針對(duì)3D打印金屬PA- 12 復(fù)合材料加工的 工藝中 的溫度 、材料目數(shù) 、各材料添加次序 W 及雙螺桿擠 出機(jī)的 剪切作 用對(duì)復(fù)合材料的進(jìn)一步混合作用等工藝參數(shù)的整體配合改進(jìn)得到的具有金屬質(zhì)感、低收縮 率和高強(qiáng)度3D打印金屬PA-12復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都 屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得:銅粉250份，PA-12尼 龍材料750份，偶聯(lián)劑2，分散劑5份，潤滑劑5份，增初劑18份;其具體的制備方法步驟為：
[0025] 步驟1:準(zhǔn)備銅粉、PA-12尼龍材料、偶聯(lián)劑、分散劑、潤滑劑和增初劑材料，將各原 料烘干備用，使各原料含水率小于0.05% ;
[00%]步驟2:按照重量份稱量銅粉250份，PA-12尼龍材料350份，偶聯(lián)劑2，分散劑5份，潤 滑劑5份，增初劑18份；
[0027]步驟3:將步驟2稱量的銅粉加入行星式球磨機(jī)，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稱重的分散劑、潤滑劑繼續(xù)混合10分鐘，最后加入步驟2稱量的PA- 12 尼龍材料 、增初劑繼續(xù)混合 120 分鐘 ，溫度保持在 25 °C ;
[0028] 步驟4:將步驟3中得到的混合料用雙螺桿擠出機(jī)造粒，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑為 75mm，長徑比45:1，擠出機(jī)溫度依次設(shè)定為:一區(qū)145°C，二區(qū)150°C，Ξ區(qū)160°C，四區(qū)165°C， 五區(qū)170°C，六區(qū)175°C，屯區(qū)175°C，八區(qū)175°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C ;
[0029] 步驟5:將步驟4得到的粒子與400份PA-12尼龍材料混合，用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠 出加工成直徑為1.75±0.05mm的細(xì)絲，雙螺桿擠出機(jī)螺桿直徑15mm，長徑比48:1，擠出溫度 依次設(shè)定為一區(qū)145°C，二區(qū)150°C，S區(qū)160°C，四區(qū)165°C，五區(qū)170°C，六區(qū)175°C，屯區(qū)175 °C，八區(qū)175°C，九區(qū)175°C，機(jī)頭溫度180°C ;
[0030] 步驟6:細(xì)絲經(jīng)水冷，風(fēng)干，繞盤。
[0031] 實(shí)施例2
[00創(chuàng)一種3D打印金屬PA-12復(fù)合材料，由下述重量份的原料制得:銅粉300份，PA-12尼 龍材料350份，偶