一種改性高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種富有韌性的改性高密度聚乙烯3D打印成型材料，其重量份組成如下：按重量份計60份高密度聚乙烯，10-50份滑石粉，20-25份碳酸鈣，10-50份硅灰石，10-15份的碳納米管，0.1-0.5份的抗氧劑，0.1-0.5份硅烷偶聯劑。本發明專利技術的改性高密度聚乙烯材料具有高的拉伸強度和較好的沖擊韌性，可以提高高密度聚乙烯的應用價值，擴大其應用領域，使高密度聚乙烯材料更加符合3D打印材料的特點。這種材料不僅環保，而且成本低，具有重要的工業應用價值。

【技術實現步驟摘要】
一種改性高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制備方法
本專利技術涉及3D打印成型材料領域，具體涉及一種富有韌性的改性高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制備方法。
技術介紹
3D打印技術(Three Dimensions Printing,三維打印技術，3DP),是疊層制造(Additive Manufacturing, AM)技術的一種形式,其原理是通過向物品分層添加材料來制造出實物。3D打印技術實現了從平面圖到實體的飛躍，以其為代表的一系列數字化應用技術甚至被稱作第三次工業革命。3D打印的技術主要包括SLA、FDM、SLS、L0M等工藝。其中熔融沉積成型技術(FDM)和選擇性激光燒結(SLS)技術都使用熱塑性塑料作為基本的3D打印材料。但是，目前3D打印技術面臨的最嚴重的問題和挑戰是3D打印成型材料非常稀少。目前的3D打印成型材料主要是尼龍、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯以及ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等熱塑性材料。這些材料不僅硬度較高，打印出來的部件較脆易碎，而且對打印條件要求高，并且常常無法將微小構造高清晰地打印成型。高密度聚乙烯(HDPE)是一種大品種通用塑料，在全球范圍內，其產量僅次于聚氯乙烯和低密度聚乙烯，居第三位。HDPE無毒、廉價、質輕，有較高的剛性、優良的加工性、優異的耐濕性及化學穩定性， 應用廣泛。但是其自身也存在一些應用上的缺點，使用溫度不高，耐老化性差，在大氣、陽光、氧的作用下，逐漸變脆，力學強度和電性能下降，在成型溫度下，會因氧化作用而引起粘度下降，出現變色，產生條紋等。更因其均聚物沖擊強度低，難以滿足一些工程領域對性能的需求。常規3D打印材料需要具備一定的韌性和抗沖擊性，常規HDPE不具備這些特點。本專利研究了對HDPE進行增強增韌改性以使其能夠應用于3D打印領域。CN1433443A涉及一種形成在聚合物基質中嵌入納米纖維的復合體的方法，該方法包括在塑性基質中混入納米纖維以形成團聚體，和通過使團聚體處于流體動力應力下而均勻地分布納米纖維；所述流體動力應力使所述團聚體分裂開，結合進行額外的延伸流動可用來實現小直徑和排列。所得復合體可以用熔凝沉積(FDM)成型，其中將一卷納米纖維增強的聚合物用作FDM工藝的導線原料。在該過程中，納米纖維復合線(直徑約為2毫米)經過毫米尺寸的模頭擠出，產生成排的復合線制成片材和3D部件。該專利中所用的原料為納米纖維增強的聚合物線材。其缺點在于:納米纖維復合線的FDM非常復雜，不易處理。CN1812878A涉及一種適于3D印刷的粉末，該粉末包括熱塑性顆粒物和粘合劑顆粒物的共混物，其中所述熱塑性顆粒物可選自聚烯烴。該專利的粉末在用于3D印刷時，需要使用溶劑。因此，CN1812878A的3D印刷體系是液體組合物，其缺點在于需要使用在許多情況下對人類和環境有害的溶劑或分散劑，且操作復雜，不易均勻分散或溶解。CN102093646B涉及一種用于3D打印快速成型的材料及其制備方法，快速成型材料包括改性粉末材料A和粘結劑B，其中:改性粉末材料A的制備:將粉末材料與第一溶劑加入到球磨機或研磨機中研磨，得到粉末材料預處理料；將表面活性劑，潤滑劑，有機樹脂逐次加入到第二溶劑中，攪拌分散2-3h，得到改性液；將粉末材料預處理料與改性液混合，放入研磨機中，常溫混合研磨，干燥，研磨粉碎，得到改性粉末材料A ;使用時，1份改性粉末材料A與0.01-0.07份粘結劑B配用。該專利所用的3D成型體系為溶液體系，其缺點在于制備材料過程中需要對材料進行研磨和改性，而且用到超臨界干燥，操作復雜。 US2004/0232583A1涉及一種制造三維物體的方法，其包括:a)提供一個粉狀基材層山)在所述基材的一個或多個區域上選擇性施加至少一種微波吸收性第一敏感物質；c)用微波輻射處理所述層至少一次。其中泛泛地提及可使用選自聚酯、聚氯乙烯、聚縮醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PMMI, PMMA、離聚物、聚酰胺、共聚酯、共聚酰胺、三元共聚物、ABS或其混合物的聚合物。US2004/0232583A1沒有提及對聚乙烯進行改性，以使其適于3D印刷。本專利技術的目的是針對目前于HDPE韌性低，沖擊強度低等特點，提出一種改進HDPE材料的韌性的方法。通過加入適量復合的無機粉體填充HDPE，大大提高了韌性和抗沖擊強度。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供了一種富有韌性的改性高密度聚乙烯3D打印成型材料，所述改性材料具有較高的拉伸強度和較好的沖擊韌性，其特征在于包含按重量份計的如下組分，優選由按重量份的計的如下組分:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改性高密度聚乙烯，其包含按重量份計的如下組分：

【技術特征摘要】
1.一種改性高密度聚乙烯，其包含按重量份計的如下組分: 2.根據權利要求1的改性高密度聚乙烯，其中所述滑石為具有1000-1500目粒度的滑石粉。3.根據權利要求1或2的改性高密度聚乙烯，其中所述碳酸鈣為2000-2500目的重質碳酸鈣。4.根據權利要求1-3中任一項的改性高密度聚乙烯，其中所述硅灰石的粒度為1000-150...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜世振，張文娟，楊文泓，邢其鋒，孫文華，馬永梅，趙寧，董金勇，李春成，符文鑫，林學春，
申請(專利權)人：中國科學院化學研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11