一种选区激光烧结尼龙粉末的新型制造方法

供稿人:李家欣、贺健康
供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室

聚酰胺是目前使用最广泛的选区激光烧结材料之一，尤其是商业化的材料聚酰胺（PA12），其占当前市场的95％以上。目前，溶解沉淀法是制备用于选区激光烧结（SLS）的PA12粉末的最流行方法。但由此制得的PA12颗粒方法通常具有土豆状的形状，并非理想的球形，影响了粉末的流动性和SLS的打印质量。为解决该问题，四川大学开展了一项基于熔融PA12纤维分散现象的近球形PA12粉末制备方法的研究。

图1 制造方法示意图

研究者利用熔融纤维在液体中的不稳定性来制备适用于选择性激光烧结的PA12粉末。首先通过熔融纺丝制备三种不同平均尺寸的PA12纤维。然后，将裁剪的PA12纤维分散在聚氧化乙烯（PEO）基质中，并在高于PA12熔点的不同温度下进行热处理。然后通过去离子水洗涤除去水溶性PEO相，并干燥以获得PA12粉末。研究中，他们发现纤维向球形粉末的转变过程很大程度上取决于热处理的温度。此外，根据现场观察和相关理论，发现纤维直径也是粉末尺寸的决定性参数。

图2 在不同热处理参数下样品的形貌统计图表

由实验结果可知，该方法所获得的粉末（FMT powder）与商业化粉末（PA3300）相比具有更优异的粉末形态，因而具有良好的流动性。同时该粉末也具有良好的热性能，更适用于选区激光烧结过程。

图3 熔融分散法粉末（FMT powder）与商业化粉末（PA3300）的微观形态与实物图

参考文献：
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.