微孔发泡3D打印聚合物耗材及其制备方法与生产装置与流程

本发明涉及材料技术领域，尤其是一种微孔发泡3d打印聚合物耗材及其制备方法与生产装置。

背景技术：

3d打印技术是近年来受到世界主要国家关注的技术。聚合物3d打印是3d打印技术的一个重要分支。聚合物3d打印耗材需求增长也十分快速。很多热塑性聚合物材料由于有较高的成型收缩率，不适合应用于fdm模式3d打印，需要添加较大量的无机填料减小成型收缩率，但是大量无机填料的加入往往造成材料的韧性急剧下降。微孔发泡技术是降低聚合物材料重量的有效方法，同时可以提高材料的抗冲击强度。通过微孔发泡有望降低3d打印耗材的重量，提高耗材的冲击韧性。但是，目前还没有将微孔发泡技术应用于聚合物3d打印耗材的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供了一种微孔发泡3d打印聚合物耗材及其制备方法与生产装置，具有比重轻、韧性好，成型收缩率更低的特点，且制成方法简单。

本发明是这样实现的：微孔发泡3d打印聚合物耗材，按质量份数计算，包括聚合物基体90-99份及复配发泡剂1-10份为制备原料；其中复配发泡剂的组成包括发泡剂以及复配发泡助剂，复配发泡助剂的质量比不超过复配发泡剂总量的50％，发泡剂为偶氮二甲酰胺、超细碳酸氢钠、expancel可膨胀微球或偶氮二异丁腈中的一种或几种的组合，所述复配发泡助剂为氧化锌、硬脂酸钙、硬脂酸锌、滑石粉或柠檬酸中的一种或几种的组合。

耗材的泡孔直径为0.05um-50um。

所述的聚合物基体为pla、pbat、pbs、abs、lldpe、eva、poe、pok、pet、pc、pa或tpu中的一种或几种的组合。

微孔发泡3d打印聚合物耗材的制备方法，按上述质量份数取各组分，将聚合物基体及复配发泡剂经双螺杆挤出机共混挤出造粒或高速搅拌混合机直接混合获得预混料；再将预混料加入fdm模式微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置中，经过挤出、冷却定型及收卷流程后制备得到微孔发泡3d打印聚合物耗材。

fdm模式微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置，包括挤出机前端连接有静态混合器，静态混合器前端连接有熔体泵，在熔体泵前端连接有耗材成型模具；在耗材成型模具前端放置有冷却定型水槽；冷却定型水槽前端放置有激光测径仪；激光测径仪前端设置有拉伸牵引辊；牵引辊前端设置有收卷装置。

所述静态混合器是指sk型、sx型或sh型静态混合器。

与现有的技术相比，本发明选用了特定的复配发泡剂与聚合物基体来制备微孔发泡3d打印聚合物耗材，通过fdm模式微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置制造获得轻量化的fdm模式3d打印耗材，打印的制品在相同打印条件下可以质量可以下降10％以上，且3d打印制件的抗冲击性能明显提高。本发明制备原料价格低廉，较为环保，使用效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2位本发明的fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材泡孔形态；

图3为本发明的fdm模式tpu微孔发泡3d打印聚合物耗材泡孔形态。

具体实施方式

本发明的实施例1：fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材，按质量份数计算，包括pla95份及复配发泡剂5份为制备原料；其中复配发泡剂的组成包括发泡剂：expancel可膨胀微球以及复配发泡助剂：滑石粉及扩链剂，expancel可膨胀微球，滑石粉及扩链剂的质量百分比依次为80％，19％及1％。

fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材的制备方法，按上述质量份数取各组分，将pla及复配发泡剂经双螺杆挤出机共混在170℃挤出造粒获得预混料；将预混料加入fdm模式微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置，在185℃挤出后，冷却定型、收卷等流程后制备得到fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材，泡孔直径为10um-50um之间。

fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置，包括挤出机1在挤出机1前端连接有静态混合器2，静态混合器2前端连接有熔体泵3，在熔体泵3前端连接有耗材成型模具4；在耗材成型模具4前端放置有冷却定型水槽5；冷却定型水槽5前端放置有激光测径仪6；激光测径仪6前端设置有拉伸牵引辊7；牵引辊7前端设置有收卷装置8；所述静态混合器位sk型静态混合器。

本发明的实施例2：fdm模式tpu微孔发泡3d打印聚合物耗材，按质量份数计算，包括tpu94份及复配发泡剂6份为制备原料；其中复配发泡剂的组成包括发泡剂：超细碳酸钠以及复配发泡助剂：硬脂酸锌及氧化锌；expancel可膨胀微球，硬脂酸锌及氧化锌的质量百分比依次为70％，20％及10％。

fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材的制备方法，按上述质量份数取各组分，将tpu及复配发泡剂经高速搅拌混合物机搅拌混合获得预混料；将预混料加入fdm模式微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置，在190℃挤出后，冷却定型、收卷等流程后制备得到tpu微孔发泡fdm模式3d打印耗材，泡孔直径为20um-50um之间。

fdm模式tpu微孔发泡3d打印聚合物耗材生产装置，包括挤出机1在挤出机1前端连接有静态混合器2，静态混合器2前端连接有熔体泵3，在熔体泵3前端连接有耗材成型模具4；在耗材成型模具4前端放置有冷却定型水槽5；冷却定型水槽5前端放置有激光测径仪6；激光测径仪6前端设置有拉伸牵引辊7；牵引辊7前端设置有收卷装置8；所述静态混合器位sk型与sx型串联组合静态混合器。

为了验证本发明的效果，将上述实施实例制备的的微孔发泡fdm模式3d打印聚合物耗材泡孔形态进行了表征，fdm模式pla微孔发泡3d打印聚合物耗材泡孔形态如附图2所示，fdm模式tpu微孔发泡3d打印聚合物耗材泡孔形态如附图3所示。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种微孔发泡3D打印聚合物耗材及其制备方法与生产装置。本发明选用了特定的复配发泡剂与聚合物基体来制备微孔发泡3D打印聚合物耗材，通过FDM模式微孔发泡3D打印聚合物耗材生产装置制造获得轻量化的FDM模式3D打印耗材，打印的制品在相同打印条件下可以质量可以下降10％以上，且3D打印制件的抗冲击性能明显提高。本发明制备原料价格低廉，较为环保，使用效果好。

技术研发人员：韦良强;魏喜苹
受保护的技术使用者：贵州一当科技有限公司
技术研发日：2017.06.06
技术公布日：2017.10.17