(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210994365.5 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 河北科技大学 地址 050018 河北省石家庄市裕华区裕翔 街26号 (72)发明人 段玉丰　李春　 (51)Int.Cl. C08J 3/12(2006.01) C08L 51/00(2006.01) C08L 23/06(2006.01) C08L 91/06(2006.01) C08K 5/098(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 3/16(2006.01) C08F 283/10(2006.01) C08F 212/08(2006.01)C08F 2/30(2006.01) B33Y 70/10(2020.01) (54)发明名称 一种用于选区激光烧结的聚苯乙烯粉末及 其制备方法 (57)摘要 本发明关于增材制造用高分子粉末材料技 术领域， 尤其涉及一种选区激光烧 结用环氧树脂 增强聚苯乙烯复合粉末的制备方法。 针对选区激 光烧结用聚苯乙烯粉末普遍存在的烧结制件强 度低的问题， 本发明通过将苯乙烯、 环氧树脂、 流 动助剂等混合后进行聚合反应， 直接得到用于选 区激光烧结的环氧树脂增强聚苯乙烯复合粉末， 粉末粒子呈球形或椭球型， 粉末流动性好， 制备 方法工艺简单， 能耗低， 设备投入低， 反应产物易 于固液分离， 制件强度显著优于聚苯乙烯。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115181294 A 2022.10.14 CN 115181294 A 1.一种选区激光烧结用聚苯乙烯粉末的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下工艺 步骤： 步骤a、 在单体苯乙烯中加入环氧树脂、 流动助剂、 引发剂， 搅拌均匀，  得到单体相混合 物； 步骤b、 将非离 子乳化剂加入步骤a所 得单体混合物中， 搅拌均匀； 步骤c、 在步骤b所得混合物中加入脂肪酸盐的碱性水溶液， 搅拌至呈稳定的水包油乳 液状； 步骤d、 加热进行反应； 步骤e、 反应结束后降温至40℃下， 加入酸溶液， 搅拌， 固液分离所得固体即为聚苯乙烯 复合粉末。 2.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述的单体相混合物 由以下重量份数的组分组成： 环氧树脂2~6份， 苯乙烯20~30份， 引发剂0.3~0.7份， 流动助剂 0.1~0.3份。 3.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述环氧树脂为环氧 树脂E‑44。 4.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述流动助剂为聚乙 烯蜡、 石蜡、 巴西棕榈蜡的一种或多种。 5.根据权利要求2所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述引发剂为偶氮二 异丁腈。 6.根据权利要求2所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述的非离子乳化剂 由以下重量份数的组分组成： 失水山梨 醇脂肪酸酯0.7~1.2份， 烷基酚聚氧乙烯醚0.65~1.0 份， 所述非离 子乳化剂的加入量的份数为单体苯乙烯份数的6~8%。 7.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述脂肪酸盐为硬脂 酸钾。 8.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述的脂肪酸盐的碱 性水溶液由以下重量份的组分组成： 蒸馏水150~200份， 脂肪酸盐1.1~1.5份， 氢氧化钠0.1~ 0.3份。 9.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述碱性水溶液温度 为65~70℃。 10.根据权利要求2所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 步骤c所述的水溶液 加入前反应体系温度维持55~60℃， 水溶液的加入方式为： 搅拌速度为800~1100rpm， 搅拌时 间30~40min。 11.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述步骤d中的反应 是在65~70℃下反应1~2h， 75~80℃反应5~7h， 然后继续升温至85~90℃反应30~50min； 该反 应在400~600rpm的搅拌转速下进行。 12.根据权利要求1所述的聚苯乙烯粉末的制备方法， 其特征在于， 所述步骤e中反应结 束后降温至20~35℃,加入酸溶 液， 酸溶液为质量分数为5~10%的盐酸溶 液， 加入量10~15份。 13.权利1所述聚苯乙烯复合粉末作为增材制造领域的选区激光烧结成型用原材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115181294 A 2一种用于选区激光烧结的聚苯乙烯粉末及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明应用于增材制造用材料技术领域， 尤其涉及一种选区激光烧结用聚苯乙烯 粉末材料及其制备 方法。 。 背景技术 [0002]增材制造技术将传统制造技术与新材料制造技术相结合， 是制造领域的一项重大 技术变革， 已经广泛应用到新产品设计、 医疗器械、 航空航天等领域。 激光选区烧 结 （SLS） 作 为目前广泛应用的增材制造技术之一， 通过软件构建零件的3D模型， 以固体粉末为原材料， 采用以逐层叠加的方式制成实物， 对于一次整体成形复杂结构零部件具有显著优势。 [0003]目前常见用于选区激光烧结的高分子材料有有聚苯乙烯、 尼龙、 聚醚砜树脂、 碳纤 维、 聚酰胺、 聚芳醚酮等， 其中， 聚苯乙烯 （PS） 具有价格低廉、 成型收缩率低、 成形过程中预 热温度低， 对设备要求低等优点， 应用最为广泛， 但是聚苯乙烯存在的主要问题是烧结制品 强度低。 针对此问题， 史玉升等 （用于选择性激光烧结的共聚物基粉末材料及其制备方法， 200810048011.1） 、 徐斌等 （一种基于选择性激光烧结的SAN树脂粉末材料及其制备方法， 201911286791.8） 提出了制备苯乙烯与丙烯腈的共聚物 （SAN） 粉末的方法， 以在保留PS预热 温度低、 成型精度高的优点的同时提高烧结件强度； 杨来侠等采用将玻璃纤维粉末以及 ABS、 PET等聚合物粉末与聚苯乙烯粉末混合的方法改善烧 结件强度 （一种用于SLS的玻璃纤 维与聚苯乙烯复合粉末材料制备方法， CN  107418079  A； PS/PET/GF三元复合材料SLS工艺 参数耦合实验研究， 中国塑料， 第33卷， 第2期， 62~68， PS/ABS  复合粉末选择性激光烧结工 艺参数的实验研 究， 工程塑料应用， 第45卷， 第5期， 57~62） ； 郑海忠等采用乳液聚合制备了 纳米氧化铝为核、 聚苯乙烯为壳的复合粒子并将其与聚苯乙烯粉末混合， 有效提高了烧结 制件的冲击强度 （核壳式纳米Al2O3/PS的表征及増韧选区激 光烧结聚苯乙烯的研究， 材料工 程， 2007， 3； Effect  of core‑shell composite particles  on the sintering  behavior   and properties  of nano‑Al2O3/polystyrene  composite  prepared  by SLS， Materials   Letters， 2006， 60： 1219 ‑1223） ;另外一些研究者则采用对SLS得到的PS原型件进行浸蜡或 浸树脂 （环氧树脂） 后处理的方法， 改善了提高制件力学性能和表 面光洁度。 （一种选择性激 光烧结PS后处理工艺， CN2020102338200； 一种用于3D打印聚苯乙烯零件的真空浸树脂装 置， CN2016110664455） 。 上述报导中所述聚苯乙烯粉末、 苯乙烯共聚物粉末、 聚合物改性聚 苯乙烯粉末均是采用深冷粉碎的方法得到， 即将原材料冷冻至低温后粉碎成得到所需粒径 的粉末， 该方法能耗大， 制造成本高。 另一种获得激光烧结粉末的方法是溶剂沉淀法， 是将 聚合物溶解在适当的溶剂之中， 通过改变温度或加入第二组分等方法使聚合物以粉末状析 出。 这种方法容易 获得形状、 粒度都较好的颗粒， 但需大量使用有机溶剂且制备工艺较为复 杂。 发明内容 [0004]针对现有SLS用聚苯乙烯粉末制件强度低和现有技术制备SLS用聚苯乙烯粉末存说　明　书 1/6 页 3 CN 115181294 A 3