一種用于3d打印的abs材料及其制造工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于3D打印的ABS材料，由下述重量份的組分組成：ABS樹(shù)脂50～70份；增韌劑10～30份；擴(kuò)散劑7～9份；潤(rùn)滑劑3～5份；粘結(jié)劑5～15份。本發(fā)明還公開(kāi)了一種制備這種ABS材料的工藝。本發(fā)明通過(guò)具有不同橡膠粒徑的本體ABS的混合集配，加入玻璃纖維等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ABS樹(shù)脂的增強(qiáng)增韌，使其可以更好的用于3D打印。本發(fā)明提供的ABS材料可用于制備三維打印熔融沉積快速成型的打印材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于3D打印的ABS材料及其制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于3D打印的ABS材料；本發(fā)明還涉及一種制備這種ABS材料的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)一般應(yīng)用在模具制造及工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于生產(chǎn)前的樣品制造，而隨著技術(shù)的發(fā)展，也逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造?，F(xiàn)有技術(shù)中，3D打印常用的塑膠材料的ABS材料，采用“層層疊加，層間粘接”的制造方法，但是受限于材料本身的強(qiáng)度及粘結(jié)性能，打印出來(lái)的產(chǎn)品強(qiáng)度不夠，很容易出現(xiàn)破碎、開(kāi)裂等問(wèn)題，這樣就極大的滯礙了 3D打印技術(shù)的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于3D打印的ABS材料，本發(fā)明還提供一種制備這種ABS材料的工藝。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種應(yīng)用于3D打印的ABS材料，由下述重量份的組分組成:
ABS樹(shù)脂50~70份;
增韌劑10~30份；
擴(kuò)散劑7~9份；
潤(rùn)滑劑3~5份；
粘結(jié)劑5~15份。
[0005]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，所述ABS樹(shù)脂為下列之一或者其中兩種以上的混合物:橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS ;橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS ;橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS。優(yōu)選地,所述ABS樹(shù)脂由下述重量份的組分組成:0.8~
1.0Mm的本體ABS，30~50份；橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS，10~30份；橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS，30~45份。這樣混合后的ABS樹(shù)脂中，橡膠粒徑的分布呈現(xiàn)多峰，具有較好的增強(qiáng)增韌效果。
[0006]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，增韌劑為:玻璃纖維，其單絲直徑為3~lOMm，長(zhǎng)徑比L/D=5~15 ;優(yōu)選地單絲直徑為3~5Mm，長(zhǎng)徑比L/D為8~10。玻璃纖維和ABS中的不同粒徑的橡膠顆粒配合，可以達(dá)到更好的增強(qiáng)增韌效果，同時(shí)在3D打印成型，玻璃纖維可以增強(qiáng)層與層之間的連接強(qiáng)度。
[0007]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，擴(kuò)散劑為亞甲基雙萘磺酸鈉。
[0008]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，粘結(jié)劑為乙酸乙酯。
[0010]上述實(shí)施例的ABS材料中，還可以增加其他添加劑組分，其用量足以使配混物獲得所需的加工性質(zhì)或使用性能。添加劑的量不應(yīng)造成浪費(fèi)或?qū)ε浠煳锏募庸せ蚴褂眯阅苡泻?。熱塑性配混領(lǐng)域的技術(shù)人員無(wú)需過(guò)多的實(shí)驗(yàn)，僅須參考一些文獻(xiàn)，例如來(lái)自“塑料設(shè)計(jì)庫(kù)”的“塑料添加劑數(shù)據(jù)庫(kù)”，就能夠選擇不同類(lèi)型的添加劑加入本發(fā)明的配混物中。任選的添加劑的包括:顏料、香料、殺生物劑(抗菌劑、殺真菌劑和防霉劑)、抗霧化劑、抗靜電劑、加工助劑、脫模劑、隔離劑、穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、粘度調(diào)節(jié)劑中的一種或多種。
[0011]具體地，本發(fā)明也提供了一種制備上述ABS材料的方法，包括步驟:
1)準(zhǔn)備如權(quán)利要求1所述的ABS材料的各組分，常溫?cái)嚢杌旌暇鶆?，?yōu)選地，采用混煉機(jī)于常溫條件下混合攪拌10~40分鐘后，形成混合均勻的物料；
2)將混合均勻的物料投放進(jìn)平行雙螺桿擠出機(jī)，180~220°C條件下進(jìn)行熔融塑化，形成熔體；優(yōu)選地，采用長(zhǎng)徑比(L/D)為小于等于1/36的平行雙螺桿擠出機(jī)，在180~220°C條件下進(jìn)行熔融塑化，形成熔體；其反應(yīng)溫度為:后段190~210°C，中段200~220°C，前段210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為120~180rpm ；
3)將熔體進(jìn)一步均勻混煉，經(jīng)過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)口模壓擠出、成型冷卻。
[0012]上述步驟3)中，熔體擠出后可以使用常用的水下切粒機(jī)進(jìn)行造粒，制得顆粒形式的ABS材料；也可以制得絲條形式的ABS材料；或者進(jìn)行進(jìn)一步研磨制得粉狀的材料。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)在具有不同橡膠粒徑的本體ABS的混合集配，增強(qiáng)增韌，進(jìn)一步的加入玻璃纖維，配合ABS中的橡膠顆粒增強(qiáng)增韌，并增加其制成的3D打印產(chǎn)品層間的連接強(qiáng)度；由于A(yíng)BS樹(shù)脂中的腈基是較強(qiáng)的極性基團(tuán)，而乙酸乙酯作為一種極性基團(tuán)可改善極性被粘物之間的黏結(jié)性能，通過(guò)加入乙酸乙酯，可使ABS材料間的互相粘結(jié)的更加緊密，在另一方面增強(qiáng)了以這材料制成的3D打印產(chǎn)品的強(qiáng)度，擴(kuò)散劑的加入進(jìn)一步改善了各組分的均勻混合，以達(dá)到更好的材料性能。本發(fā)明的ABS材料可用于制備三維打印熔融沉積快速成型的打印材料。

【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
ABS材料包括ABS樹(shù)脂50kg，其中包括:橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS 50kg ;單絲直徑為3~1Mm長(zhǎng)徑比L/D=5的玻璃纖維1kg ;亞甲基雙萘磺酸鈉8kg ;乙撐雙硬脂酸酰胺3kg ;乙酸乙酯5kg ；
將上述各組分在混煉機(jī)里于常溫條件下混合攪拌10分鐘后經(jīng)長(zhǎng)徑比(L/D)為1/25雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，其反應(yīng)溫度為:后段200°C，中段200°C，前段210°C，螺桿轉(zhuǎn)速為120rpmo
[0015]實(shí)施例2
ABS材料包括ABS樹(shù)脂65 kg，其中包括橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS 35kg，橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS 30kg ;單絲直徑為3~5Mm，長(zhǎng)徑比L/D=15的玻璃纖維15kg ;亞甲基雙萘磺酸鈉8kg ;乙撐雙硬脂酸酰胺4kg ;乙酸乙酯7kg ；
將上述各組分在混煉機(jī)里于常溫條件下混合攪拌20分鐘后經(jīng)長(zhǎng)徑比(L/D)為1/36的平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，其反應(yīng)溫度為:后段190°C，中段210°C，前段220°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 180rpm。
[0016]實(shí)施例3ABS材料包括ABS樹(shù)脂70kg，其中包括橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS 30kg，橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS 15kg，橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS 25kg ;單絲直徑為3~5Mm，長(zhǎng)徑比L/D=10的玻璃纖維20kg ;亞甲基雙萘磺酸鈉7kg ;乙撐雙硬脂酸酰胺5kg ;乙酸乙酯1kg ；
將上述各組分在混煉機(jī)里于常溫條件下混合攪拌40分鐘后經(jīng)長(zhǎng)徑比(L/D)為1/36的平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，其反應(yīng)溫度為:后段210°C，中段210°C，前段230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 160rpm。
[0017]實(shí)施例4
ABS材料包括ABS樹(shù)脂70kg，其中包括橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS 35kg，橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS 21kg，橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS 14kg ;單絲直徑為3~5Mm，長(zhǎng)徑比L/D=10的玻璃纖維30kg ;亞甲基雙萘磺酸鈉9kg ;乙撐雙硬脂酸酰胺5kg ;乙酸乙酯15kg ；
將上述各組分在混煉機(jī)里于常溫條件下混合攪拌40分鐘后經(jīng)長(zhǎng)徑比(L/D)為1/36的平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，其反應(yīng)溫度為:后段200°C，中段220°C，前段230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 150rpmo
[0018]實(shí)施例5
ABS材料包括ABS樹(shù)脂70kg，其中包括橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS 21kg，橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS 19kg，橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS 30kg ;單絲直徑為3~5Mm，長(zhǎng)徑比L/D=10的玻璃纖維25kg ;亞甲基雙萘磺酸鈉8kg ;乙撐雙硬脂酸酰胺5kg ;乙酸乙酯15kg ；
將上述各組分在混煉機(jī)里于常溫條件下混合攪拌40分鐘后經(jīng)長(zhǎng)徑比(L/D)為1/36的平行雙螺桿擠出機(jī)擠出成型，其反應(yīng)溫度為:后段200°C，中段210°C，前段230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 180rpm。
[0019]由上述實(shí)施例1至5得到的ABS材料和Stratasys公司研發(fā)的專(zhuān)用3D打印材料的ABS plus材料,米用Stratasys公司生產(chǎn)的Dimens1n BST/SST1200es系列3D打印機(jī)，打印出各種符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能測(cè)試樣條，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如表1所示:
表1測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于3D打印的ABS材料，其特征在于:由下述重量份的組分組成: ABS樹(shù)脂50~70份; 增韌劑10~30份； 擴(kuò)散劑7~9份； 潤(rùn)滑劑3~5份； 粘結(jié)劑5~15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ABS材料，其特征在于:所述ABS樹(shù)脂為下列之一或者其中兩種以上的混合物:橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS ;橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS ;橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ABS材料，其特征在于:所述ABS樹(shù)脂由下述重量份的組分組成: 橡膠粒徑為0.8~1.0Mm的本體ABS，30~50份； 橡膠粒徑為0.1~0.2Mm的本體ABS，10~30份； 橡膠粒徑為1.5~3.0Mm的本體ABS，30~45份。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的ABS材料，其特征在于:所述增韌劑為玻璃纖維，其單絲直徑為3~lOMm，長(zhǎng)徑比為5~15。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ABS材料，其特征在于:所述增韌劑為玻璃纖維，其單絲直徑為3~5Mm，長(zhǎng)徑比為8~10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ABS材料，其特征在于:所述擴(kuò)散劑為亞甲基雙萘磺酸鈉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ABS材料，其特征在于:所述潤(rùn)滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ABS材料，其特征在于:所述粘結(jié)劑為乙酸乙酯。
9.一種制備如權(quán)利要求1所述的ABS材料的方法，包括以下步驟: 1)準(zhǔn)備如權(quán)利要求1所述的ABS材料的各組分，常溫?cái)嚢杌旌暇鶆颍? 2)將混合均勻的物料投放平行雙螺桿擠出機(jī)，在180~220°C條件下進(jìn)行熔融塑化，形成熔體； 3)將熔體進(jìn)一步均勻混煉，經(jīng)過(guò)平行雙螺桿擠出機(jī)口模壓擠出、成型冷卻。
【文檔編號(hào)】C08K5/101GK104072935SQ201410265980
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】蔡潔榮 申請(qǐng)人:福來(lái)寶電子(深圳)有限公司