聚丙烯基3D打印材料的设计及制备研究进展
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综述
CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS
合 成 树 脂 及 塑 料 , 2024, 41(2):
66聚丙烯基3D 打印材料的设计及制备研究进展
陈雨潇
(郑州商学院,河南 巩义 451200)
摘 要: 综述了3D打印用聚丙烯(PP )专利技术最新进展。
通过多种改性途径,可以将PP改性为3D打印用免喷涂材料、低收缩材料、防翘曲材料、高韧性材料、荧光材料、交联材料、超低密度材料、增韧材料、耐辐照材料、可低温打印材料、中子屏蔽材料、纳米材料、丙烯酸树脂改性材料、超高相对分子质量聚乙烯改性材料及溶剂法材料,进而得到具有不同性能、满足不同行业需求的3D打印材料。
关键词: 3D打印 聚丙烯 熔融沉积成型 专利
中图分类号: TQ 325.1+4 文献标志码: A 文章编号: 1002-1396(2024)02-0066-06
Design and preparation progress of PP materials for 3D printing
Chen Yuxiao
(Zhengzhou Business School ,Gongyi 451200,China )
Abstract : The latest development of patent technology of polypropylene (PP ) for 3D printing is reviewed. PP can be modified into 3D printing non-spraying materials,low shrinkage materials,anti-warping materials,high toughness materials,fluorescent materials,crosslinked materials,ultra-low density materials,toughened materials,radiation resistant materials,low temperature printing materials,neutron shielding materials,nanomaterials,acrylic resin modified materials,ultra high molecular mass polyethylene modified materials and solvent materials through a variety of modification ways. Those can be used to obtain 3D printing materials meeting the needs of different industries with different properties.
Keywords : 3D printing; polypropylene; fused deposition modeling; patent 收稿日期: 2023-11-06;修回日期: 2024-01-11。
作者简介: 陈雨潇,女,1983年生,讲师,2008年毕业于苏州大学艺术设计专业,研究方向为艺术设计。
E-mail:2350708116@。
基金项目: 河南省社科联课题(SKL-2021-2286);河南省民办教育协会课题(HNMXL 2020193)。
3D打印亦称增材制造[1],是推动工业4.0
的革命性技术,《中国增材制造产业发展报告
(2018)》数据显示,1998—2017年,全球增材制造产业规模由4.70亿美元上升到73.40亿美元,3D 打印已成为发达国家战略新兴产业[2];2020年,全球3D打印市场规模达到127.58亿美元,较2019年增长7.5%[3]。
我国增材制造产业规模从2012年的
10.00亿元左右增长到2022年的320.00亿元左右,年均复合增长率超过40.0%[4];2023年,我国增
材制造产业规模达400.00亿元左右[5]。
增材制造作为工业母机的一个重点发展方向和领域,是推进制造业高端化、智能化、绿色化发展的重要基础。
熔融沉积成型(FDM)是最常用的3D打印技术(见图1),采用FDM工艺加工的材料主要有通用塑料[如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙
烯(PP)、聚乙烯等]、工程塑料(如聚碳酸酯、聚氨酯等)及高性能塑料(如聚醚醚酮、聚苯硫醚等)。
PP作为FDM工艺的重要原料,在3D打印混凝土中受到广泛重视[6],作为增材制造的主要原料,其研究非常活跃。
PP作为增材的关键在于配方的设计及以其为基材的复合材料的制备,本文综述了近年来PP作为3D打印材料的国内专利技术进展。
DOI:10.19825/j.issn.1002-1396.2024.02.15
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1 3D打印用免喷涂PP
成都育芽科技有限公司[7]公开了一种3D打印用免喷涂PP复合材料,其质量组成为:无机填料(碳酸钙、硫酸钡、氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷中的任意一种或几种按比例混合)3.0%~10.0%,β成核剂
1.1%~
2.5%,金属粉(铜粉、铝粉、锌粉及铁粉中的任意一种或铜、铝、锌及铁的氧化物粉末中的任意一种)6.0%~18.0%,珠光粉0.5%~1.8%,表面活性剂1.5%~
3.1%,氧化石墨烯8.0%~20.0%,苯胺2.6%~5.5%,植物纤维3.5%~10.0%,纳米抗菌剂(二氧化钛颗粒及纳米银颗粒中的任意一种或两种)1.5%~
4.5%,夜光粉
5.0%~13.0%,有机硅光扩散剂0~7.0%,颜色粉末1.0%~5.0%,交联剂(苯三甲酸、乙酰乙酸甲酯中的任意一种或两种)4.0%~12.0%,偶联剂(铬络合物偶联剂、铝酸酯偶联剂中的任意一种或两种)3.5%~8.5%,增韧剂(热固性弹性体及热塑性弹性体中的任意一种)0.5%~1.5%,余量为PP。
将氧化石墨烯、PP及各种物料混合并成型即得3D打印材料。
该发明所用原料易得,成本低廉,污染性及毒性低,加工工艺易掌握,通用性好,有助于降低3D打印用PP成型加工的成本,而且克服了传统PP表面张力小的缺陷,有助于提高3D打印产品的成型质量及效率。
上海普利特复合材料股份有限公司[8]公开的可用于3D打印的免喷涂PP复合材料及其制备方法,其质量组成为:PP 60.0%~94.0%,乙烯-1-辛烯共聚物增韧剂5.0%~20.0%,无机填料(滑石粉、硫酸钡中的一种或两种,其平均粒径为1~20μm)0~20.0%,成核剂0.1%~0.5%,金属粉(铜粉、金粉、银粉和铝粉中的一种或两种以上)0.2%~2.0%,珠光粉(二氧化钛包覆的云母粉和二氧化钛包覆的硅酸盐玻璃中的一种或两种)0.2%~2.0%,稳定剂(主抗氧剂为3114,1010和硫代二丙酸双十八酯(DSTP)中的一种或两种以上,辅助抗氧剂为618和168中的一种或两种)
0.2%~2.0%,其他添加剂0~5.0%。
该发明的优点是制造了一种低收缩率、不翘曲、光泽好,刚性、韧性优异,具有很强金属质感和珠光效果的可用于打印的免喷涂PP复合材料,对促进3D打印材料的发展有重要意义,最大限度地提高了对无机填料、成核剂、增韧剂、金属粉、珠光粉的剪切和分散,进一步提升了复合材料的性能。
2 3D打印用特种性能PP
2.1 低收缩PP
东华能源(宁波)新材料有限公司[9]发明的适用于3D打印的低收缩PP,其组成为:均聚PP 100.00 phr,催化剂二月桂酸二丁基锡0.01~0.50 phr,引发剂(过氧化二异丙苯、亚磷酸一月桂酯二月桂硫酯、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸酯、过氧化枯基中的一种或几种)0.01~0.50 phr,偶联剂(乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或两种)1.00~7.00 phr,β成核剂(低熔点金属粉末类、准平面结构的稠环化合物、环状二羟酸盐类、芳香族二酰胺类、稀土化合物中一种或几种)0.04~0.10 phr,玻璃纤维3.00~10.00 phr,滑石粉5.00~10.00 phr,碳酸钙4.00~10.00,稳定剂(受阻酚类抗氧剂、双烷基羟胺抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种)0.05~0.20 phr。
将上述材料按比例混合,通过双螺杆挤出机,同时在侧喂料口喂入稳定剂和玻璃纤维,挤出得到改性PP,最后由3D打印耗材设备制备丝状打印耗材。
该技术有效降低了PP的收缩率,提高了PP 的熔体强度,稳定了3D打印耗材的尺寸;其原料易获取,制备工艺简单,成本低,制备的3D打印耗材效果好,极大拓展了PP的使用范围,使PP可广泛、稳定地应用于3D打印领域,具有很强的实用性和广泛的适用性。
雷诺丽特塑料科技(北京)有限公司[10]提供了一种低收缩高韧性的3D打印用PP及其制备方法,其质量组成为:PP 60.0%~99.0%,玻璃微珠0.5%~35.0%,偶联剂(钛酸酯、磷酸酯、硼酸酯和铝酸酯中的一种或几种)0.1%~2.0%,润滑剂(硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌和硬脂酸钡中的一种或几种)0.1%~5.0%,爽滑剂(油酸酰胺和/或芥酸酰胺)0.1%~0.5%。
该3D打印用PP材料是通过双螺杆挤出机进行挤出造粒制备的。
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图1FDM方法示意
Fig.1FDM process
陈雨潇. 聚丙烯基3D打印材料的设计及制备研究进展
合 成 树 脂 及 塑 料 2024 年第 41 卷. 68 .
未改性PP相比,该3D打印用PP的收缩率低,仅为0.8%~1.6%。
2.2 防翘曲PP
湖南立为新材料有限公司[11]发明的一种防翘曲收缩变形的3D打印PP制件及其制备方法,该工艺将间规PP和等规PP按质量比为(38~42)∶(58~62)混合后,经熔融挤出成型处理为3D打印用丝条,再利用FDM 3D打印设备制得3D打印PP 制件。
通过在等规PP中添加特定比例的间规PP,用于3D打印时可大幅降低3D打印制件的翘曲收缩变形现象。
在该工艺基础上,通过选择性化学刻蚀制得化学刻蚀表面的3D打印PP制件,从而在微观层面上于3D打印PP制件的表面形成较为致密的斑驳形貌,适用于生物医学领域。
万华化学集团股份有限公司[12]发明了一种3D打印用高性能PP复合材料及其制备方法,其组成为:PP 40~90 phr,聚酰胺弹性体2~30 phr,填料(滑石粉、碳酸钙和云母中的一种或多种)5~25 phr,酸酐型相容剂0~20 phr,黏合剂(至少含有多巴胺接枝丙烯酸-丙烯酸酯共聚物的黏合剂或黏合剂组合物)1~10 phr,受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的混合物0~5 phr。
该PP复合材料具有低收缩率、低翘曲变形量、高强度、高韧性、优异的表面光泽和良好的耐热性。
将该材料通过熔融共混挤出法可制备3D打印线材,打印的制品具有良好的尺寸精度和外观品质。
2.3 高韧性PP
王明江[13]公开的一种高韧性耐疲劳3D打印用PP,其组成为:PP 250~280 phr,聚氨酯30~50 phr,亚磷酸三甲酯10~20 phr,纳米氮化硼5~15 phr,石墨5~10 phr。
该发明的高韧性耐疲劳3D打印用PP采用较为普通的原料制成,具有成本低、流动性好、韧性及抗疲劳性好、打印速度快、不易与打印设备粘连等优点。
万华化学(宁波)有限公司[14]公开了一种高韧性3D打印用PP及其制备方法,其组成为:PP 100.0 phr,弹性体(乙烯-1-己烯共聚物、乙烯-1-辛烯共聚物、苯乙烯-乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种)10.0~50.0 phr,累托石/有机化合物(累托石质量分数为70%~90%、有机化合物质量分数为10%~30%)0.1~5.0 phr,聚乙烯基吡咯烷酮3.0~15.0 phr,过氧化物(过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或两种)0.1~10.0 phr,抗氧剂(优选抗氧剂1010与四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯组合或抗氧剂168与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组合)0.1~3.0phr,流动助剂(二甲基氯硅烷表面处理的二氧化硅、聚二甲基硅氧烷表面处理的二氧化硅中的一种或多种)0.10~10.0 phr,其他助剂[包括抗静电剂或润滑剂,抗静电剂为具有抗静电功能的粉体、粒子或纤维(如炭黑、石墨、碳纳米管,以及导电的金属粉末、金属纤维)中的一种或多种,润滑剂为聚烯烃蜡或硬脂酰胺类润滑剂中的一种或两种]0.1~10.0 phr。
该技术提供的PP粉末具有合适的粒径和堆密度、匀称的颗粒外形及良好的粉末流动性,选择性激光烧结打印过程中不会发生翘曲变形,制件成型精度高,力学性能好。
2.4 荧光PP
广州工程技术职业学院[15]公开了一种3D打印用荧光PP复合物及其制备方法,原料组成为:PP 95.00~105.00 phr,氧化石墨烯/铕配合物杂化物0.05~8.00 phr,防老化剂(抗氧剂1010、抗氧剂
1078、抗氧剂330和抗氧剂CA中的一种或两种)0.10~10.00 phr,分散剂(硬脂酸和/或硬脂酸钙)0.10~10.00 phr,硅烷偶联剂0.10~10.00 phr。
该发明将氧化石墨烯/铕配合物引入PP体系,能够改善PP的力学性能,赋予PP良好的荧光性能;利用氧化石墨烯的活性基团与偶联剂的作用,提高氧化石墨烯/铕配合物杂化物在PP中的分散性能。
2.5 交联PP
α-硅烷交联PP适合作为3D打印材料、发泡材料、织带抗拉伸材料及代替聚酰胺。
与聚酰胺相比,α-硅烷交联PP不仅质轻、环保,而且成本低,具有重要的工业应用价值。
芜湖启泽信息技术有限公司[16]公开了一种α-硅烷交联PP,其组成为:PP 120.0 phr,过氧化物0.2~0.7 phr,α-硅烷3.0~7.0 phr。
上海涌利材料科技有限公司[17]发明了一种α-硅烷交联PP,其组成为:PP 100.0 phr,过氧化物(过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化十二酰中的一种或多种)0.1~0.5 phr,α-硅烷(α-甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷和α-甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷)2.0~6.0 phr。
上海邦中高分子材料有限公司[18]公开的3D
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陈雨潇. 聚丙烯基3D打印材料的设计及制备研究进展
打印用交联PP复合材料及其制备方法,原料组成为:PP 65.0~80.0 phr,增韧剂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或氯化聚乙烯中的一种或多种)
1.0~25.0 phr,无机填料(滑石粉或碳酸钙中的一种或两种)5.0~20.0 phr,抗氧剂(主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂,辅助抗氧剂为硫代二丙酸双酯,两者质量比为3∶1)0.1~1.0 phr,偶联剂(硬脂酸钠或硅烷)0.1~0.5 phr,助剂0~5.0 phr。
该3D打印用改性PP复合材料具有制备工艺简单、生产成本低、综合性能好等优点,可工业化生产。
合肥杰事杰新材料股份有限公司[19]公开的3D打印用交联PP组合物及其制备方法,原料组成为:无规共聚PP 75.0~85.0 phr,成核剂(对甲基二亚苄基山梨醇、苯甲酸铝、双-(4-叔丁基苯甲酸)羟基铝、聚环戊烯中的一种)0.1~0.3 phr,超分散剂(十八烯胺乙酸钾、十八烯酸甘油酯中的一种,与聚硅酸正丁酯按质量比1∶1复配)0.3~0.5 phr,丙烯腈-苯乙烯共聚物15.0~25.0 phr,铝粉0.5~1.5 phr,交联剂(甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、双叔丁基过氧化二异丙苯、1,3-二(叔丁基过氧化)3,3,5-二甲基环己烷中的一种或两种)
2.0~5.0 phr,热稳定剂(抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168及抗氧剂DSTP中的至少三种)0.5 phr。
该技术通过向体系中添加成核剂和交联剂,提高了PP的结晶温度、结晶速率和熔体强度,使得材料能够更快更稳定地成型;通过向PP基体中加入金属粉末和复配的超分散剂,使得金属粉末在聚合物中均匀分散,使材料不仅具有金属质感,而且提高了打印制品的美观度。
珠海市恒缘泰工程塑料有限公司[20]公开的一种用于3D打印的改性PP复合材料,原料组成为:PP 60.0~70.0 phr,单层片状滑石粉20.0~25.0 phr,长纤维硅灰石10.0~15.0phr,硅烷偶联剂0.5~1.0 phr。
利用PP的热塑加工性和熔融状态下的流动性,将改性后的长纤维硅灰石和单层片状滑石粉加入PP中,从而增强PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,克服未改性PP热塑性加工性能低、流动性和力学性能差的特点,为打印材料提供更多的选择。
该改性PP复合材料的制备方法工艺简单、成本低廉、安全环保,具有广泛应用前景。
2.6 超低密度PP
温州科力塑业有限公司[21]公开的可用于3D 打印的超低密度PP复合材料及其制备方法,其质量组成为:PP 45.0%~98.0%,增韧剂乙烯-1-辛烯共聚物0~20.0%,无机填料(粒径为1~20μm 滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的一种或两种)0~
20.0%,可膨胀微球1.0%~10.0%,β成核剂0.2%~0.5%,稳定剂(主抗氧剂为受阻酚类或硫酯类抗氧剂,辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂)0.2%~2.0%,其他添加剂0~5.0%。
将各物料放入高速混合器中干混3~15 min后加入双螺杆挤出机中,经熔融挤出后冷却造粒得到PP复合材料,该PP复合材料具有低收缩率、不翘曲、超低密度、高刚性及韧性的优点,适用于3D打印。
2.7 增韧PP
重庆普利特新材料有限公司[22]公开的一种可用于3D打印的PP复合材料及其制备方法,其质量组成为:PP 70.0%~98.0%,透明增韧剂(丙烯-α-烯烃共聚物)1.0%~20.0%,无机填料(超纯超细滑石粉和硫酸钙晶须中的一种或两种,其平均粒径为1~20μm)0~10.0%,β成核剂0.1%~0.5%,稳定剂(主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂,如3114,1010和DSTP中的一种或两种以上;辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂618和168中的一种或两种)0.2%~2.0%,其他添加剂0~5.0%。
该发明的优点:①使用一种丙烯基弹性体作为PP加工的增韧剂,可以提高材料的韧性,降低材料收缩率,同时不过多影响透明度;②使用β成核剂加快结晶速率,提高了成型速度,细化了球晶尺寸,同时降低了晶区密度与收缩率;③采用超纯超细滑石粉或硫酸钙晶须等,在降低收缩率的同时可保持较好的透明度,具有良好的综合性能;④采用全部从主喂料口进料的方式,增加了剪切强度,提高了增韧剂、滑石粉等的分散效果,进一步提升了复合材料的性能。
许家萁[23]公开了一种可用于3D打印的PP复合材料及其制备方法,原料组成为:PP 100 phr,增韧剂热塑性硫化橡胶10~150 phr,无机填料(碳酸钙和/或滑石粉)30~300 phr,增黏剂氯化聚乙烯10~150 phr,表面活性剂(硬脂酸和/或钛酸酯)1~30 phr。
先将无机填料及表面活性剂混合,然后再与其他组分熔融共混后制得PP复合材料。
该PP复合材料具有高韧性和低收缩性,是一种很好的打印材料。
王明江[24]公开了一种3D打印用改性PP,原料组成为:PP 150~160 phr,正硅酸乙酯25~35 phr,纳米二硫化钼12~18 phr,纳米碳化硼5~10 phr,
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钛酸钙8~16 phr,聚丙烯蜡润滑剂10~18 phr,聚二甲基硅氧烷流平剂5~10phr。
与未改性PP相比,该3D打印用改性PP具有更高的软化温度(260℃)、更高的韧性和强度(缺口冲击强度从未改性PP的53 J/m提高到最低91 J/m,拉伸强度从87 MPa 提高到最低132 MPa),在3D打印领域具有更为广阔的应用前景。
2.8 耐辐照PP
华南理工大学[25]发明了用于3D打印的间规PP复合材料及其制备方法,原料组成为:间规PP
70.0.~80.00 phr,丙烯基弹性体3.00~10.00 phr,无规共聚的等规PP 0~10.00phr,均聚等规PP 0~10.00 phr,抗氧剂(主抗氧剂为1010、辅助抗氧剂为168,两者质量比优选为1∶2)0.15~0.30 phr。
该复合材料具有较低的熔融加工温度、均衡且能满足实际需求的力学性能,以及良好的耐辐照性能,适应于3D打印制作口腔医疗器械等。
2.9 可低温打印PP
太仓碧奇新材料研发有限公司[26]公开了一种3D打印用PP复合材料及其制备方法:将3-氨丙基三乙氧基硅烷与丙烯酸-2,3-环氧丙酯混合,加入硫代二丙酸二月桂酯,室温搅拌,再依次加入淀粉、过氧化甲乙酮,室温搅拌,然后加入PP颗粒,加热搅拌,冷却,得到3D打印用PP复合材料。
其质量组成为:PP 40%~50%,3-氨丙基三乙氧基硅烷5%~20%,丙烯酸-2,3环氧丙酯5%~20%,硫代二丙酸二月桂酯10%~30%,淀粉1%~3%,过氧化甲乙酮2%~5%。
该PP复合材料可在30~50℃条件下进行打印,不会堵塞打印机喷头,且制备工艺简单,生产成本低,便于推广和应用。
2.10 中子屏蔽PP
华南协同创新研究院[27]公开了一种3D打印用PP/碳化硼复合材料及其制备方法,以及基于该材料的线材与在3D打印中的应用。
该复合材料的原料组成为:PP 70~90 phr,改性碳化硼5~25 phr,改性剂0~5 phr。
该发明的复合材料以PP为基材,可实现3D打印操作。
同时该发明还提供了一种基于该材料的线材,其硬度为80~100 MPa,拉伸强度为35~45 MPa,适用于FDM工艺,克服了现有含硼聚乙烯中子屏蔽材料无法通过3D打印成型的弊端,实现了3D打印应用的同时又具有优异的中子屏蔽效果,更容易根据实际需要制成复杂形状构件,方便不同场合的使用,可以通过打印机实现中子屏蔽结构件的自主制作。
3 其他3D打印用PP
3.1 PP纳米材料
中国科学院化学研究所[28]公开了可用于3D 打印的PP纳米复合材料及其制备方法和应用,该材料是利用纳米粒子载体型催化剂催化丙烯聚合获得,复合材料呈颗粒状,直径为50~1000μm。
由于这种复合材料具有小而均匀的颗粒形态,通过加入热稳定剂,可以直接作为3D打印的原料使用,因此特别适合通过3D打印制备高熔体黏度、难加工成型的PP纳米复合材料制品。
3.2 丙烯酸树脂改性PP
中国科学院重庆绿色智能技术研究院[29]公开了一种高层间结合界面的3D打印用PP复合材料,原料组成为:PP 70.0~90.0 phr,丙烯酸共聚物(乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的任意一种或几种)10.0~20.0 phr,改性无机填料(表面含有硫醇基、环氧基、氨基或羟基中的任意一种或几种的无机填料,无机填料为二氧化硅或蒙脱土中的任意一种或两种)1.0~10.0 phr,抗氧剂(主辅助抗氧剂1010和抗氧剂168质量比为1∶1)0.1~1.0 phr。
该发明在PP中加入丙烯酸酯类黏合剂,借助多巴胺接枝共聚物中酚羟基的强极性基团增强层间结合强度。
3.3 超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)改性PP
上海日之升科技有限公司[30]发明的3D打印用环保PP复合材料及其制备方法,原料组成为:PP 100.0 phr,UHMWPE 30.0~40.0 phr,聚乳酸(PLA)40.0~50.0 phr,硅藻土10.0~20.0 phr,马来酸酐接枝PP(PP-g-GMA)3.0~5.0 phr,抗氧剂(主抗氧剂为抗氧剂1010,辅助抗氧剂为抗氧剂
168)0.5 phr。
其制备方法为:将PP-g-GMA与硅藻土混合后经双螺杆挤出得到中间产物A;将中间产物A与PP,UHMWPE,PLA和抗氧剂混合均匀;将混合好的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒得到3D打印用环保PP复合材料。
本发明通过PP-g-GMA与硅藻土混合挤出的中间体改善了PP与PLA的相容性,具有冲击强度高、气味低、黏附性好,可以更好地用于3D打印。
3.4 溶剂法材料
中国科学院化学研究所[31]发明的用于3D打印成型聚烯烃(PO)材料的方法,是一种将溶解法或溶胀法与3D打印技术相结合的新方法,将PO、
第 2 期. 71 .
助剂与有机溶剂按比例加入混料装置,保持一定的压力和温度,混合一段时间后,将得到的膏状混合物转移至进料装置,喷头按照计算机辅助设计程序喷出上述混合物,待溶剂挥发后,喷嘴再按照设定的程序逐层喷射,重复上述逐层成型,待溶剂完全挥发后,即得所需PO材料。
本发明的方法克服了传统加工方法需要的高温条件(PO熔点以上),降低了能耗,节约了成本;但缺点是使用大量有机溶剂,安全性差,且环保成本高。
4 结语
目前,PP在增材制造中尚处于研究阶段,并未得到大规模应用。
大量研究表明,通过不同改进途径,可以将PP改性为具有各种性能、满足不同需要的3D打印材料。
欲想加快PP在3D打印领域的应用进程,需要加强PP在3D打印领域的基础研究,改善PP增材的使用性能,使其能够更好地满足不同应用领域的需要。
5 参考文献
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