CN110607062A - 一种3d打印聚碳酸酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印聚碳酸酯材料，其特征在于，包括以下原料：聚碳酸酯，聚有机硅氧烷‑聚碳酸酯，链终止剂，紫外线吸收剂，抗氧剂。本发明还公开了制备方法，将聚碳酸酯和聚有机硅氧烷‑聚碳酸酯放入高温混料釜，再加入紫外线吸收剂、抗氧剂，搅拌，得到的混合物料投放进双螺杆挤出机中，挤出纺丝成直径为1.7mm的细丝用于3D打印。本发明制备工艺简单，使得本发明的聚碳酸酯体系的熔融温度下降了，在整个打印工程中，更加流畅，得到的产品像素高，表面光滑不粗糙。

Description

一种3D打印聚碳酸酯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于3D增材制造领域，具体而言涉及一种3D打印聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术
3D打印快速成型技术是集CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料科学技术于一体，其原理突破了传统的材料变形成型和去除成型的工艺方法，可在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件，且可有效地降低产品开发周期。因此，快速成型技术在当今制造业中越来越具有竞争力，逐步成为21世纪的主流制造技术。
熔融沉积成型(FDM)作为一种常用的3D打印技术，主要是通过加热熔融热塑性高分子材料，并在喷嘴处挤出，在底板上逐层凝固形成成品。相比于其它技术，熔融沉积 技术具有设备成本低，工艺过程简单的优势，因而得到的了普遍推广。目前常用于该 技术的热塑性高分子材料有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS)，聚乳酸(PLA)， 尼龙(PA)，高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)，聚碳酸酯(PC)等。与其它打印材料相比，PC具有良好的透明度，绝缘性，还具有优异的有优异的力学性能、耐热性和可加工性，是 一种综合性能优良的工程材料。但是在3D打印方面，由于PC有较高的熔化温度，熔化后的粘度大，流动性差， 使得打印产品时存在严重的翘边。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种3D打印聚碳酸酯材料及其制备方法。
一种3D打印聚碳酸酯材料，包括以下重量份的原料：
聚碳酸酯 50-60份
聚有机硅氧烷-聚碳酸酯 25-30份
链终止剂 0.5-1份
紫外线吸收剂0 .2～1份
抗氧剂0.1-1份。
在一些实施例中，聚碳酸酯包括脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯或脂肪族-芳香族聚碳酸酯的一种或几种。
在一些实施例中，链终止剂为三异丙醇胺或三乙醇胺。
在一些实施例中，紫外线吸收剂为2 ,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并***一种或几种；抗氧剂为168。
一种3D打印聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚碳酸酯和聚有机硅氧烷-聚碳酸酯放入高温混料釜，釜内温度为180-200℃，搅拌0.5h，降温至60-80℃，加入链终止剂保温0.5h；
S2、将上述反应釜冷却至30-50℃，加入紫外线吸收剂、抗氧剂，搅拌0.5-2h；
S3、得到的混合物料投放进双螺杆挤出机中，物料在挤出机中的时间为3～5分钟，在220～300℃条件下进行熔融，挤出纺丝成直径为1 .7mm的细丝，双螺杆挤出机的螺杆直径为80mm，长径比L/D为18～24:1，料筒温度为：料斗部220～250℃，料筒前部250～280℃，模头温度280～300℃，模具温度220～240℃， 螺杆转速为150～300r/min；纺丝时采用分段冷却的方法，冷却温度依次设定为150℃、100℃、70℃、40℃、 20℃。
本发明的有益效果是：
通过聚碳酸酯和聚有机硅烷-聚碳酸酯在高温下，加入链终止剂，使得本发明的聚碳酸酯体系的熔融温度下降了，在整个打印工程中，更加流畅，得到的产品像素更高，更光滑，加入了抗氧剂使得产品在打印制造过程中，通透度更高，也使得保存期限更长，不容易发黄。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1、
一种3D打印聚碳酸酯材料，包括以下重量份的原料：
脂肪族聚碳酸酯 20份
芳香族聚碳酸酯 40份
聚有机硅氧烷-聚碳酸酯 25份
异丙醇胺 0.5份
紫外线吸收剂0 .2份
抗氧剂168 1份。
紫外线吸收剂为2 ,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
3D打印聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚碳酸酯和聚有机硅氧烷-聚碳酸酯放入高温混料釜，釜内温度为180-200℃，搅拌0.5h，降温至60-80℃，加入链终止剂保温0.5h；
S2、将上述反应釜冷却至30-50℃，加入紫外线吸收剂、抗氧剂，搅拌0.5-2h；
S3、得到的混合物料投放进双螺杆挤出机中，物料在挤出机中的时间为3～5分钟，在220～300℃条件下进行熔融，挤出纺丝成直径为1 .7mm的细丝，双螺杆挤出机的螺杆直径为80mm，长径比L/D为18:1，料筒温度为：料斗部220℃，料筒前部250℃，模头温度280～300℃，模具温度220℃， 螺杆转速为300r/min；纺丝时采用分段冷却的方法，冷却温度依次设定为150℃、100℃、70℃、40℃、 20℃。
将材料放入美国3D systems公司的CubePro Trio型3D打印机，熔化温度190℃，拉伸强度50MPa,透光率90.1%。
实施例2、
一种3D打印聚碳酸酯材料，包括以下重量份的原料：
脂肪族聚碳酸酯 20份
芳香族聚碳酸酯 20份
脂肪族-芳香族聚碳酸酯 10份
聚有机硅氧烷-聚碳酸酯 30份
异丙醇胺 0.5份
紫外线吸收剂0 .2份
抗氧剂168 1份。
紫外线吸收剂为2 ,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
一种3D打印聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚碳酸酯和聚有机硅氧烷-聚碳酸酯放入高温混料釜，釜内温度为180-200℃，搅拌0.5h，降温至60-80℃，加入链终止剂保温0.5h；
S2、将上述反应釜冷却至30-50℃，加入紫外线吸收剂、抗氧剂，搅拌0.5-2h；
S3、得到的混合物料投放进双螺杆挤出机中，物料在挤出机中的时间为3～5分钟，在220～300℃条件下进行熔融，挤出纺丝成直径为1 .7mm的细丝，双螺杆挤出机的螺杆直径为80mm，长径比L/D为24:1，料筒温度为：料斗部250℃，料筒前部250℃，模头温度2300℃，模具温度240℃， 螺杆转速为300r/min；纺丝时采用分段冷却的方法，冷却温度依次设定为150℃、100℃、70℃、40℃、 20℃。
将材料放入美国3D systems公司的CubePro Trio型3D打印机，熔化温度200℃，拉伸强度48MPa,透光率91.1%。
实施例3、
一种3D打印聚碳酸酯材料，包括以下重量份的原料：
脂肪族-芳香族聚碳酸酯 50份
聚有机硅氧烷-聚碳酸酯 25份
异丙醇胺 0.5份
紫外线吸收剂0 .2份
抗氧剂168 1份。
紫外线吸收剂为2 ,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、一种3D打印聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚碳酸酯和聚有机硅氧烷-聚碳酸酯放入高温混料釜，釜内温度为180-200℃，搅拌0.5h，降温至60-80℃，加入链终止剂保温0.5h；
S2、将上述反应釜冷却至30-50℃，加入紫外线吸收剂、抗氧剂，搅拌0.5-2h；
S3、得到的混合物料投放进双螺杆挤出机中，物料在挤出机中的时间为3～5分钟，在220～300℃条件下进行熔融，挤出纺丝成直径为1 .7mm的细丝，双螺杆挤出机的螺杆直径为80mm，长径比L/D为204:1，料筒温度为：料斗部250℃，料筒前部250～280℃，模头温度280℃，模具温度240℃， 螺杆转速为300r/min；纺丝时采用分段冷却的方法，冷却温度依次设定为150℃、100℃、70℃、40℃、 20℃。
将材料放入美国3D systems公司的CubePro Trio型3D打印机，熔化温度198℃，拉伸强度51MPa,透光率89.1%。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种3D打印聚碳酸酯材料， 其特征在于，包括以下重量份的原料：
聚碳酸酯 50-60份
聚有机硅氧烷-聚碳酸酯 25-30份
链终止剂 0.5-1份
紫外线吸收剂0 .2～1份
抗氧剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述3D打印聚碳酸酯材料，其特征在于，所述聚碳酸酯包括脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯或脂肪族-芳香族聚碳酸酯的一种或几种。
3.根据权利要求1所述3D打印聚碳酸酯材料，其特征在于，所述链终止剂为三异丙醇胺或三乙醇胺。
4.根据权利要求1所述3D打印聚碳酸酯材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为2 ,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并***、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并***一种或几种；所述抗氧剂为168。
5.一种3D打印聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚碳酸酯和聚有机硅氧烷-聚碳酸酯放入高温混料釜，釜内温度为180-200℃，搅拌0.5h，降温至60-80℃，加入链终止剂保温0.5h；
S2、将上述反应釜冷却至30-50℃，加入紫外线吸收剂、抗氧剂，搅拌0.5-2h；
S3、得到的混合物料投放进双螺杆挤出机中，物料在挤出机中的时间为3～5分钟，在220～300℃条件下进行熔融，挤出纺丝成直径为1 .7mm的细丝，双螺杆挤出机的螺杆直径为80mm，长径比L/D为18～24:1，料筒温度为：料斗部220～250℃，料筒前部250～280℃，模头温度280～300℃，模具温度220～240℃， 螺杆转速为150～300r/min；纺丝时采用分段冷却的方法，冷却温度依次设定为150℃、100℃、70℃、40℃、 20℃。
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