一種選區(qū)激光燒結(jié)尼龍粉末的新型制造方法

供稿人:李家欣、賀健康
供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

聚酰胺是目前使用最廣泛的選區(qū)激光燒結(jié)材料之一，尤其是商業(yè)化的材料聚酰胺（PA12），其占當(dāng)前市場(chǎng)的95％以上。目前，溶解沉淀法是制備用于選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）的PA12粉末的最流行方法。但由此制得的PA12顆粒方法通常具有土豆?fàn)畹男螤?，并非理想的球形，影響了粉末的流?dòng)性和SLS的打印質(zhì)量。為解決該問(wèn)題，四川大學(xué)開(kāi)展了一項(xiàng)基于熔融PA12纖維分散現(xiàn)象的近球形PA12粉末制備方法的研究。

圖1 制造方法示意圖

研究者利用熔融纖維在液體中的不穩(wěn)定性來(lái)制備適用于選擇性激光燒結(jié)的PA12粉末。首先通過(guò)熔融紡絲制備三種不同平均尺寸的PA12纖維。然后，將裁剪的PA12纖維分散在聚氧化乙烯（PEO）基質(zhì)中，并在高于PA12熔點(diǎn)的不同溫度下進(jìn)行熱處理。然后通過(guò)去離子水洗滌除去水溶性PEO相，并干燥以獲得PA12粉末。研究中，他們發(fā)現(xiàn)纖維向球形粉末的轉(zhuǎn)變過(guò)程很大程度上取決于熱處理的溫度。此外，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察和相關(guān)理論，發(fā)現(xiàn)纖維直徑也是粉末尺寸的決定性參數(shù)。

圖2 在不同熱處理參數(shù)下樣品的形貌統(tǒng)計(jì)圖表

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該方法所獲得的粉末（FMT powder）與商業(yè)化粉末（PA3300）相比具有更優(yōu)異的粉末形態(tài)，因而具有良好的流動(dòng)性。同時(shí)該粉末也具有良好的熱性能，更適用于選區(qū)激光燒結(jié)過(guò)程。

圖3 熔融分散法粉末（FMT powder）與商業(yè)化粉末（PA3300）的微觀形態(tài)與實(shí)物圖

參考文獻(xiàn)：
Zhou Y, Xi S, Huang Y, Kong M, Yang Q, Li G. Preparation of near-spherical PA12 particles for selective laser sintering via Plateau-Rayleigh instability of molten fibers. Materials & Design. 2020;190:108578.