CN104830040A - 用于3d打印技术的聚碳酸酯组合物及其制备方法 - Google Patents

用于3d打印技术的聚碳酸酯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该组合物包括按一定比例比的如下组分：聚碳酸酯树脂、SAN-GMA、纳米二氧化硅、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、所述合金制备时采用的挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60；所述组合物的制备方法包括如下步骤：将PC树脂、SAN-GMA树脂、纳米二氧化硅、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合后，通过双螺杆挤出机共混造粒，经过熔融挤出，造粒即得到产品制得3D打印的聚碳酸酯组合物。与现有技术相比，本发明所提供的该种聚碳酸酯组合物，缩短了PC/ABS熔程，通过加入纳米二氧化硅，提高了材料的传热性能，解决了在3D打印过程中翘曲的问题。

Description

用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物及其制备方法。
背景技术
3D打印技术是快速成型技术，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型的方法。3D打印由于其制作快速，可完全在线三维效果等优点，逐渐应用在医学、航空、建筑等领域。
3D打印的技术包括了SLA、FDM、SLS和LOM等工艺。其中FDM是利用热塑性聚合物材料在熔融状态下，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，再一层层叠加形成最终产品。应用于FDM工艺的的原材料通常是ABS、尼龙。
常规的PC/ABS由于其熔程宽，在熔融叠加时出现翘曲等缺陷，限制了其在3D打印中的应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物，其包括以下重量份的组分：
所述的聚碳酸酯为酯交换法芳香族聚碳酸酯。
作为优选方案，所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000～40000。
作为优选方案，所述SAN-GMA的分子量为130000～150000，其中GMA含量为1～5wt％。
作为优选方案，所述的纳米二氧化硅粒径为50～200nm。
作为优选方案，所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的至少一种。
作为优选方案，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
作为优选方案，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
一种如本发明所述的用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物的制备方法，其包括如下步骤：
将PC树脂、SAN-GMA树脂、纳米二氧化硅、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合后，通过双螺杆挤出机共混造粒，螺杆挤出机转速为600～900rpm，压力为2～3MPa，经过熔融挤出，造粒，得到用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物。
作为优选方案，所述挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明所提供的该种聚碳酸酯组合物，通过PC和SAN-GMA的反应缩短了PC/ABS熔程，通过加入纳米二氧化硅，提高了材料的传热性能，解决了在3D打印过程中翘曲的问题。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例及对比例中选用的PC用韩国湖石的PC-1100，SAN-GAM用上海日之升公司的SAG-005，纳米二氧化硅用市售的纳米二氧化硅，粒径为100nm，增韧剂用陶氏公司的EXL2691A，抗氧剂为Ciba公司的Irganox 1076和Irganox168，其重量比为1：1；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
对比例1
一种3D打印的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PC：70,SAN-GMA：20，纳米二氧化硅：5，增韧剂EXL-2691A：5，抗氧剂1010：0.1，抗氧剂168：0.1，润滑剂PETS 0.3。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为58mm，长径比为40。
对比例2
一种3D打印的聚碳酸酯组合物及其制备方法，该方法包括以下步骤：
((1)按重量份称取各组分：PC：80,SAN-GMA：10，增韧剂EXL-2691A：10，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS 0.3。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。。
(3)挤出机螺杆直径为58mm，长径比为40。
实施例1
(1)按重量份称取各组分：PC：70,SAN-GMA：20，纳米二氧化硅：5，增韧剂EXL-2691A：5，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS 0.3。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
实施例2
(1)按重量份称取各组分：PC：80,SAN-GMA：10，纳米二氧化硅：2，增韧剂EXL-2691A：8，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS 0.3。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
实施例3
(1)按重量份称取各组分：PC：75,SAN-GMA：15，纳米二氧化硅：2，增韧剂EXL-2691A：8，抗氧剂10100.1，抗氧剂1680.1，润滑剂PETS 0.3。
(2)将原材料从喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
实施例4
各对比例及实施例的测试结果和3D打印结果如表1所示。缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，缺口类型为A类，样条厚度为1/8”；
对比例1 对比例2 实施例1 实施例2 实施例3
缺口冲击强度(J/m) 450 900 700 820 670
3D样品翘曲程度 ★★★ ★★★★ 无 ★ ★
★越多表示表面翘曲越严重
由表1可知，使用大的长径比的挤出机，通过PC和SAN-GMA的反应缩短了PC/ABS熔程，通过加入纳米二氧化硅，提高了材料的传热性能，解决了在3D打印过程中翘曲的问题，实施例3表现出优异的冲击性能和3D打印效果。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：
所述的聚碳酸酯树脂为酯交换法芳香族聚碳酸酯树脂。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的聚碳酸酯的重均分子量为25000～40000。
3.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的SAN-GMA的分子量为130000～150000，其中GMA含量为1～5wt％。
4.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的纳米二氧化硅粒径为50～200nm。
5.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的增韧剂包括甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸类聚合物、丙烯酸类增韧剂、丙烯酸-硅橡胶类增韧剂、乙烯-丙烯酸甲酯、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物-功能化马来酸酐中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的聚碳酸酯组合物，其特征在于，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
8.一种如权利要求1所述的一种3D打印的聚碳酸酯组合物的聚碳酸酯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将PC树脂、SAN-GMA树脂、纳米二氧化硅、增韧剂、抗氧剂和润滑剂加入混合搅拌机中进行混合后，通过双螺杆挤出机共混造粒，螺杆挤出机转速为600～900rpm，压力为2～3MPa，经过熔融挤出，造粒，得到用于3D打印技术的聚碳酸酯组合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为58mm，长径比为60。
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