本發(fā)明涉及一種提高聚酰胺材料熔融焓的方法，適用于選擇性激光燒結(jié)(sls)等技術(shù)中，具體涉及一種提高聚酰胺材料熔融焓的方法。
背景技術(shù)：
選擇性激光燒結(jié)(selectivelasersintering,簡稱sls)是近年來發(fā)展最為迅速的快速成型技術(shù)之一,其以固體粉末為原料,采用激光對三維實體的截面進(jìn)行逐層掃描完成原型制造,其制造不受零件形狀復(fù)雜程度的限制,可精確快速還原設(shè)計理念、快速生產(chǎn)新產(chǎn)品的功能測試件，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航天航空、醫(yī)學(xué)和照明等領(lǐng)域中。
在選擇性激光燒結(jié)(sls)技術(shù)中，將聚酰胺粉末的薄層沉積在工作腔中，并將粉末材料維持在一個較高的溫度(被加熱材料的結(jié)晶溫度tc左右)，然后根據(jù)對應(yīng)打印物品的幾何形狀，通過激光束掃描將對應(yīng)區(qū)域的粉末顆粒材料熔化附聚，然后再鋪設(shè)新的粉末層。如此重復(fù)該過程直到整個物品制備完成。在完全冷卻后，即可將制得的工件從粉末中分離出。
在制作過程中，激光束掃描后區(qū)域的溫度高于粉末的熔點(tm)以便將粉末顆粒熔化，而由于能量擴散的原因，即時的掃描區(qū)域邊緣粉末的溫度，則遠(yuǎn)高于材料的結(jié)晶溫度(tc)，接近乃至高于材料的熔點(tm)。當(dāng)制件邊緣的粉末溫度高于其熔點時，則這些粉末顆粒亦會熔化，與制件附聚在一起。當(dāng)制件邊緣的粉末溫度接近其熔點時，這些粉末顆粒也會結(jié)塊附聚在制件的周圍。而這兩種結(jié)果都會影響制件的尺寸精度，以及后期去除制件周圍的粉末顆粒。
由于激光束掃描時，其能量密度是不變的，因此當(dāng)材料的熔化焓(△hm)越高時，在加工過程中，激光束掃描時的能量擴散對周圍粉末顆粒的影響越小。制得的工件具有更好的尺寸精度。
目前為了提高聚酰胺材料的熔融焓，以便pa材料可以更好的應(yīng)用于sls方面，一般是采用溶劑法制粉，即將聚酰胺材料，與有機溶劑一起置于反應(yīng)釜中，然后高溫高壓下使得聚酰胺顆粒溶解在有機溶劑中，然后冷卻結(jié)晶析出，得到具有較高熔融焓的聚酰胺顆粒。此方法相比較而已，在工藝上較為復(fù)雜，成本較為昂貴；且有機溶劑的添加，使得反應(yīng)釜需要更高的技術(shù)要求。
而且，由于聚酰胺在有機溶劑中冷卻結(jié)晶析出的過程中，會改變聚酰胺材料的物理形態(tài)。需要嚴(yán)格控制物料的冷卻降溫工藝，而且獲得的聚酰胺顆粒，往往都是超細(xì)粉末(幾微米或幾十微米)，后期需要進(jìn)行再次加工。所得到的目標(biāo)物，雖然熔融焓跟熔點tm有一定提高，但其結(jié)晶溫度tc也有很大提高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提出了一種工藝簡單，成本低廉，可有效的提高聚酰胺材料熔融焓的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種提高聚酰胺材料熔融焓的方法，包括如下步驟:
(1)將聚酰胺與水溶劑放置于密封容器中，然后向容器中多次充放氮氣，從而排除容器內(nèi)部的氧氣；
(2)對容器中的物料進(jìn)行加熱，待其溫度提高至聚酰胺材料的結(jié)晶溫度正負(fù)8℃范圍內(nèi)時，進(jìn)行1～100小時保溫處理；
(3)待保溫結(jié)束后，將容器中的聚酰胺與水溶劑通過離心機進(jìn)行分離，并將分離出的聚酰胺進(jìn)行干燥處理。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述聚酰胺為共聚酰胺或均聚酰胺。
更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述聚酰胺為pa6、pa12、pa6/66或pa6/12中的一種或幾種成份的混合物。
更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述水溶劑為純度為100％的水，或為水與有機溶劑組成的混合物。
更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述有機溶劑為甲醇、乙醇和丙酮中的一種或幾種成份的自由組合物。
更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述聚酰胺與水溶劑的體積配比為1：1.5～1：10。
更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述保溫處理的時間為1～100小時。
更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述保溫處理的保溫溫度為聚酰胺結(jié)晶溫度正負(fù)4℃范圍內(nèi)。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明充放氮氣可排除容器內(nèi)的空氣，因為空氣中會有20％的氧氣，而高溫下氧氣會使得材料氧化發(fā)黃，損害材料的性能，通過充放氮氣排出容器內(nèi)的空氣，則可以防止材料高溫下跟氧氣反應(yīng)發(fā)生氧化；采用水溶劑，成本很低，且工藝簡單，便于操作。在加工過程中，并不會改變聚酰胺顆粒的物理形態(tài)，只會提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。對材料的結(jié)晶溫度等不會有別的影響。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，應(yīng)當(dāng)說明的是，以下僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些應(yīng)當(dāng)都屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例一
一種提高聚酰胺材料熔融焓的方法，包括如下步驟:
(1)將10kg聚酰胺pa12顆粒與200l水加入到密封容器中，然后對容器中的溶劑進(jìn)行充放氮氣3次；充氮氣的時候待容器內(nèi)壓力達(dá)到0.1～0.2mpa時，打開放空口，使容器內(nèi)氣體排出，當(dāng)容器內(nèi)壓力變?yōu)?mpa時，對容器內(nèi)再次充氮氣，待容器內(nèi)壓力為0.1～0.2mpa時，再次進(jìn)行放氣，如此進(jìn)行3次，即可以將容器內(nèi)的空氣排出，只剩下氮氣；
(2)對容器內(nèi)的物料進(jìn)行加熱升溫，待其溫度達(dá)到145°時，保溫4小時；
(3)進(jìn)行降溫，待物料冷卻后，對容器內(nèi)的物料通過離心機將pa12顆粒分離出來，并通過烘箱對pa12顆粒進(jìn)行干燥處理，干燥后所得到的pa12顆粒即為目標(biāo)產(chǎn)物。
每種聚酰胺材料的結(jié)晶溫度均不同，本實施例中采用聚酰胺pa12顆粒，結(jié)晶溫度在150℃。本發(fā)明充放氮氣可排除容器內(nèi)的空氣，因為空氣中會有20％的氧氣，而高溫下氧氣會使得材料氧化發(fā)黃，損害材料的性能，通過充放氮氣排出容器內(nèi)的空氣，則可以防止材料高溫下跟氧氣反應(yīng)發(fā)生氧化；采用水溶劑，成本很低，且工藝簡單，便于操作。在加工過程中，并不會改變聚酰胺顆粒的物理形態(tài)，只會提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。對材料的結(jié)晶溫度等不會有別的影響。
優(yōu)化的，所述聚酰胺與水溶劑的體積配比為1：1.5。水溶液相對少一點，同樣體積下可處理更多的聚酰胺材料。
優(yōu)化的，所述保溫處理的保溫溫度為聚酰胺結(jié)晶溫度正負(fù)4℃范圍內(nèi)。在聚酰胺結(jié)晶溫度附近進(jìn)行保溫處理，在保證聚酰胺材料不發(fā)生物理變化的情況下，有效的提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。
實施例二
(1)將10kg聚酰胺pa12顆粒、200l水和20l有機溶劑甲醇加入到密封容器中，然后對容器中的溶劑進(jìn)行充放氮氣4次；充氮氣的時候待容器內(nèi)壓力達(dá)到0.1～0.2mpa時，打開放空口，使容器內(nèi)氣體排出，當(dāng)容器內(nèi)壓力變?yōu)?mpa時，對容器內(nèi)再次充氮氣，待容器內(nèi)壓力為0.1～0.2mpa時，再次進(jìn)行放氣，如此進(jìn)行4次，即可以將容器內(nèi)的空氣排出，只剩下氮氣；
(2)對容器內(nèi)的物料進(jìn)行加熱升溫，待其溫度達(dá)到145°時，保溫4小時；
(3)進(jìn)行降溫，待物料冷卻后，對容器內(nèi)的物料通過離心機將pa12顆粒分離出來，并通過烘箱對pa12顆粒進(jìn)行干燥處理，干燥后所得到的pa12顆粒即為目標(biāo)產(chǎn)物。
每種聚酰胺材料的結(jié)晶溫度均不同，本實施例中采用聚酰胺pa12顆粒，結(jié)晶溫度在150℃。本發(fā)明充放氮氣可排除容器內(nèi)的空氣，因為空氣中會有20％的氧氣，而高溫下氧氣會使得材料氧化發(fā)黃，損害材料的性能，通過充放氮氣排出容器內(nèi)的空氣，則可以防止材料高溫下跟氧氣反應(yīng)發(fā)生氧化；采用水溶劑，成本很低，且工藝簡單，便于操作。在加工過程中，并不會改變聚酰胺顆粒的物理形態(tài)，只會提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。對材料的結(jié)晶溫度等不會有別的影響。
優(yōu)化的，所述聚酰胺與水溶劑的體積配比為1：6。水溶液相對少一點，同樣體積下可處理更多的聚酰胺材料
優(yōu)化的，所述保溫處理的保溫溫度為聚酰胺結(jié)晶溫度正負(fù)4℃范圍內(nèi)。。在聚酰胺結(jié)晶溫度附近進(jìn)行保溫處理，在保證聚酰胺材料不發(fā)生物理變化的情況下，有效的提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。
實施例三
(1)將10kg聚酰胺pa12顆粒、200l水和10l有機溶劑乙醇加入到密封容器中，然后對容器中的溶劑進(jìn)行充放氮氣3次；充氮氣的時候待容器內(nèi)壓力達(dá)到0.1～0.2mpa時，打開放空口，使容器內(nèi)氣體排出，當(dāng)容器內(nèi)壓力變?yōu)?mpa時，對容器內(nèi)再次充氮氣，待容器內(nèi)壓力為0.1～0.2mpa時，再次進(jìn)行放氣，如此進(jìn)行3次，即可以將容器內(nèi)的空氣排出，只剩下氮氣；
(2)對容器內(nèi)的物料進(jìn)行加熱升溫，待物料溫度達(dá)到142°時，保溫100小時；
(3)進(jìn)行降溫，待物料冷卻后，對容器內(nèi)的物料通過離心機將pa12顆粒分離出來，并通過烘箱對pa12顆粒進(jìn)行干燥處理，干燥后所得到的pa12顆粒即為目標(biāo)產(chǎn)物。
每種聚酰胺材料的結(jié)晶溫度均不同，本實施例中采用聚酰胺pa12顆粒，結(jié)晶溫度在150℃。本發(fā)明充放氮氣可排除容器內(nèi)的空氣，因為空氣中會有20％的氧氣，而高溫下氧氣會使得材料氧化發(fā)黃，損害材料的性能，通過充放氮氣排出容器內(nèi)的空氣，則可以防止材料高溫下跟氧氣反應(yīng)發(fā)生氧化；采用水溶劑，成本很低，且工藝簡單，便于操作。在加工過程中，并不會改變聚酰胺顆粒的物理形態(tài)，只會提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。對材料的結(jié)晶溫度等不會有別的影響。
優(yōu)化的，所述聚酰胺與水溶劑的體積配比為1：10。在此范圍內(nèi)，均可保證聚酰胺材料可以得到很好的處理效果。
優(yōu)化的，所述保溫處理的保溫溫度為聚酰胺結(jié)晶溫度正負(fù)4℃范圍內(nèi)。。在聚酰胺結(jié)晶溫度附近進(jìn)行保溫處理，在保證聚酰胺材料不發(fā)生物理變化的情況下，有效的提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。
本發(fā)明是經(jīng)過多次創(chuàng)造性勞動和實驗以后得出的結(jié)論，作為實施例，以下為提供的本發(fā)明的實驗數(shù)據(jù)：
對比例即為現(xiàn)有的聚酰胺材料的數(shù)據(jù)，從本實驗數(shù)據(jù)中可以看出，在我們簡化了工藝的基礎(chǔ)上，聚酰胺材料的熔融焓與熔點均有明顯的提高，但是結(jié)晶溫度并未上升。
實施例四
一種提高聚酰胺材料熔融焓的方法，包括如下步驟:
(1)將10kg聚酰胺pa6顆粒與200l水加入到密封容器中，然后對容器中的溶劑進(jìn)行充放氮氣3次；充氮氣的時候待容器內(nèi)壓力達(dá)到0.1～0.2mpa時，打開放空口，使容器內(nèi)氣體排出，當(dāng)容器內(nèi)壓力變?yōu)?mpa時，對容器內(nèi)再次充氮氣，待容器內(nèi)壓力為0.1～0.2mpa時，再次進(jìn)行放氣，如此進(jìn)行3次，即可以將容器內(nèi)的空氣排出，只剩下氮氣；
(2)對容器內(nèi)的物料進(jìn)行加熱升溫，待其溫度達(dá)到180°時，保溫4小時；
(3)進(jìn)行降溫，待物料冷卻后，對容器內(nèi)的物料通過離心機將pa12顆粒分離出來，并通過烘箱對pa12顆粒進(jìn)行干燥處理，干燥后所得到的pa12顆粒即為目標(biāo)產(chǎn)物。
每種聚酰胺材料的結(jié)晶溫度均不同，本實施例中采用聚酰胺pa12顆粒，結(jié)晶溫度在180℃。本發(fā)明充放氮氣可排除容器內(nèi)的空氣，因為空氣中會有20％的氧氣，而高溫下氧氣會使得材料氧化發(fā)黃，損害材料的性能，通過充放氮氣排出容器內(nèi)的空氣，則可以防止材料高溫下跟氧氣反應(yīng)發(fā)生氧化；采用水溶劑，成本很低，且工藝簡單，便于操作。在加工過程中，并不會改變聚酰胺顆粒的物理形態(tài)，只會提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。對材料的結(jié)晶溫度等不會有別的影響。
優(yōu)化的，所述聚酰胺與水溶劑的體積配比為1：1.5。水溶液相對少一點，同樣體積下可處理更多的聚酰胺材料。
優(yōu)化的，所述保溫處理的保溫溫度為聚酰胺結(jié)晶溫度正負(fù)4℃范圍內(nèi)。在聚酰胺結(jié)晶溫度附近進(jìn)行保溫處理，在保證聚酰胺材料不發(fā)生物理變化的情況下，有效的提高聚酰胺材料的熔融焓與熔點。
本實施例中的pa6顆粒為pa6、pa12、pa6/66或pa6/12中的一種或幾種成份的混合物，或者pa12顆粒為共聚酰胺或均聚酰胺，經(jīng)過多次實驗，效果與上述實施例相同。
需要注意的是，本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
根據(jù)本說明書的記載即可較好的實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。