本發(fā)明屬于3D打印用材料制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種石墨烯3D打印材料。
背景技術(shù):
3D打印,即快速成型技術(shù)的一種,它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件,該技術(shù)在珠寶、鞋類(lèi)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工(AEC)、汽車(chē)、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。雖然3D打印技術(shù)有著上述的技術(shù)優(yōu)勢(shì),但是從其它方面來(lái)說(shuō),又存在一定的劣勢(shì),重點(diǎn)體現(xiàn)在材料方面,可以說(shuō)是一個(gè)非常大的短板,材料功能性跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展,大型鍛件無(wú)法成行,力學(xué)性能差等諸多因素,直接制約著整體發(fā)展。隨著3D打印市場(chǎng)需求量的增大、3D打印材料功能性跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展,如何突破提高3D打印材料功能性、降低3D打印成本,提高3D打印材料的力學(xué)性能,解決資源再循環(huán)利用等情況已經(jīng)迫在眉睫。
石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯既是最薄的材料,也是最強(qiáng)韌的材料,斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性,拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料,如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,石墨烯被稱(chēng)為"黑金",是"新材料之王",科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將"徹底改變21世紀(jì)"。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
目前塑料3d打印用材料存在著拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度小,熱變形溫度和熔融指數(shù)低等問(wèn)題,因此,研發(fā)一種具有高強(qiáng)度,熱傳導(dǎo)性好,同時(shí)有具有高韌性和熔融指數(shù)的石墨烯3D打印材料具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種石墨烯3D打印材料,以解決現(xiàn)有塑料3d打印用材料存在著拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度小,熱變形溫度和熔融指數(shù)低等問(wèn)題。本發(fā)明制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度大,熱變形溫度和熔融指數(shù)高等特點(diǎn),通過(guò)3D打印技術(shù)打印出來(lái)的產(chǎn)品高質(zhì)量、高抗沖、高強(qiáng)度,具有廣闊的市場(chǎng)前景。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯5-8份、垃圾塑料26-32份、聚乳酸32-42份、三聚磷酸鈉16-25份、醋酸丁酯20-26份、特定合成劑12-20份、淀粉合成劑5-10份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調(diào)節(jié)劑15-22份、發(fā)生劑12-18份、偶聯(lián)劑a 10-15份、相容劑12-16份、增塑劑a 9-12份、抗氧化劑6-10份、聚凝劑5-9份、終止劑3-5份、穩(wěn)定劑a 2-4份;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N,N-二甲基乙酰胺8-13份、環(huán)氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化劑1-2份、偶聯(lián)劑b 0.2-0.6份、引發(fā)劑0.1-0.2份、催化劑0.1-0.2份、穩(wěn)定劑b 0.1-0.3份、消泡劑0.3-0.8份、增塑劑b 0.4-0.9份、增韌劑0.3-0.7份、增粘劑0.3-0.6份、耐水劑0.2-0.4份、抗菌劑0.1-0.2份;
所述偶聯(lián)劑b為2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲酰過(guò)氧)-己烷;
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩(wěn)定劑b為有機(jī)錫穩(wěn)定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑b為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場(chǎng)上購(gòu)置二維石墨烯原料,經(jīng)過(guò)特殊處理制得初級(jí)石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機(jī)對(duì)廢棄塑料進(jìn)行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機(jī)將破碎過(guò)的廢棄塑料進(jìn)行徹底清洗,去除表面的污物,自然風(fēng)干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮?dú)饣蚋杀牡蜏胤鬯闄C(jī)中,在溫度為-90--110℃下將塑料粉碎2-3h,過(guò)篩后得到400-600目的塑料細(xì)粒;
S4:向步驟S1制得的初級(jí)石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細(xì)粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鈉、醋酸丁酯、特定合成劑,升溫至192-212℃,在轉(zhuǎn)速為200-400r/min下攪拌熔解2.5-3.5h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發(fā)生劑、偶聯(lián)劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至117-128℃,在轉(zhuǎn)速為100-200r/min下反應(yīng)68-82min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調(diào)節(jié)劑、聚凝劑混合后升溫至143-156℃,在轉(zhuǎn)速為300-400r/min下反應(yīng)145-232min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑a、終止劑、穩(wěn)定劑a混合后降溫至108-125℃,在轉(zhuǎn)速為200-300r/min下反應(yīng)62-135min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料在溫度為-90--110℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機(jī)中,在溫度為180-200℃,轉(zhuǎn)速為110-130r/min下,經(jīng)擠壓絲條,制得石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為18-25Be’,pH值為3.1-3.8的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為4%-8%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯(lián)劑b、催化劑,然后在溫度為42-58℃,攪拌轉(zhuǎn)速為70-100r/min下進(jìn)行交聯(lián)接枝反應(yīng)2.5-3.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調(diào)節(jié)pH值為9.1-9.8,接著加入環(huán)氧氯丁烷、尿素、引發(fā)劑、增塑劑b、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為55-61℃,攪拌轉(zhuǎn)速為80-120r/min下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)1.2-1.8h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩(wěn)定劑b,調(diào)節(jié)pH值為8.3-8.5,升溫至73-77℃,糊化50-55min,糊化結(jié)束后降至30-33℃,加入消泡劑,在轉(zhuǎn)速為90-130r/min下攪拌8-12min,制得淀粉合成劑。
進(jìn)一步地,所述所述調(diào)節(jié)劑為ACR。
進(jìn)一步地,所述發(fā)生劑為氣溶膠發(fā)生劑。
進(jìn)一步地,所述偶聯(lián)劑a為水溶性硅烷。
進(jìn)一步地,所述相容劑為丙烯酸型相容劑。
進(jìn)一步地,所述增塑劑a為鄰苯二甲酸二環(huán)己酯。
進(jìn)一步地,所述抗氧化劑為Ronotec17。
進(jìn)一步地,所述聚凝劑為聚合氯化鋁。
進(jìn)一步地,所述終止劑為木焦油。
進(jìn)一步地,所述穩(wěn)定劑a為稀土穩(wěn)定劑。
本發(fā)明具有以下有益效果:
(1)本發(fā)明使用廢棄塑料,來(lái)源廣,價(jià)格低,拓寬了3D打印材料原料的選擇范圍;
(2)本發(fā)明制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度大,熱變形溫度和熔融指數(shù)高等特點(diǎn),通過(guò)3D打印技術(shù)打印出來(lái)的產(chǎn)品高質(zhì)量、高抗沖、高強(qiáng)度,具有廣闊的市場(chǎng)前景;
(3)本發(fā)明制成的石墨烯3D打印材料成本低,易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
為便于更好地理解本發(fā)明,通過(guò)以下實(shí)施例加以說(shuō)明,這些實(shí)施例屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍,但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
在實(shí)施例中,所述石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯5-8份、垃圾塑料26-32份、聚乳酸32-42份、三聚磷酸鈉16-25份、醋酸丁酯20-26份、特定合成劑12-20份、淀粉合成劑5-10份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調(diào)節(jié)劑15-22份、發(fā)生劑12-18份、偶聯(lián)劑a 10-15份、相容劑12-16份、增塑劑9-12份、抗氧化劑6-10份、聚凝劑5-9份、終止劑3-5份、穩(wěn)定劑a 2-4份;
所述調(diào)節(jié)劑為ACR;
所述發(fā)生劑為氣溶膠發(fā)生劑;
所述偶聯(lián)劑a為水溶性硅烷;
所述相容劑為丙烯酸型相容劑;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩(wěn)定劑a為稀土穩(wěn)定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N,N-二甲基乙酰胺8-13份、環(huán)氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化劑1-2份、偶聯(lián)劑b 0.2-0.6份、引發(fā)劑0.1-0.2份、催化劑0.1-0.2份、穩(wěn)定劑b 0.1-0.3份、消泡劑0.3-0.8份、增塑劑0.4-0.9份、增韌劑0.3-0.7份、增粘劑0.3-0.6份、耐水劑0.2-0.4份、抗菌劑0.1-0.2份;
所述偶聯(lián)劑b為2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲酰過(guò)氧)-己烷;
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩(wěn)定劑b為有機(jī)錫穩(wěn)定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場(chǎng)上購(gòu)置二維石墨烯原料,經(jīng)過(guò)特殊處理制得初級(jí)石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機(jī)對(duì)廢棄塑料進(jìn)行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機(jī)將破碎過(guò)的廢棄塑料進(jìn)行徹底清洗,去除表面的污物,自然風(fēng)干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮?dú)饣蚋杀牡蜏胤鬯闄C(jī)中,在溫度為-90--110℃下將塑料粉碎2-3h,過(guò)篩后得到400-600目的塑料細(xì)粒;
S4:向步驟S1制得的初級(jí)石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細(xì)粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鈉、醋酸丁酯、特定合成劑,升溫至192-212℃,在轉(zhuǎn)速為200-400r/min下攪拌熔解2.5-3.5h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發(fā)生劑、偶聯(lián)劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至117-128℃,在轉(zhuǎn)速為100-200r/min下反應(yīng)68-82min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調(diào)節(jié)劑、聚凝劑混合后升溫至143-156℃,在轉(zhuǎn)速為300-400r/min下反應(yīng)145-232min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩(wěn)定劑a混合后降溫至108-125℃,在轉(zhuǎn)速為200-300r/min下反應(yīng)62-135min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料在溫度為-90--110℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機(jī)中,在溫度為180-200℃,轉(zhuǎn)速為110-130r/min下,經(jīng)擠壓絲條,制得石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為18-25Be’,pH值為3.1-3.8的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為4%-8%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯(lián)劑b、催化劑,然后在溫度為42-58℃,攪拌轉(zhuǎn)速為70-100r/min下進(jìn)行交聯(lián)接枝反應(yīng)2.5-3.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調(diào)節(jié)pH值為9.1-9.8,接著加入環(huán)氧氯丁烷、尿素、引發(fā)劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為55-61℃,攪拌轉(zhuǎn)速為80-120r/min下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)1.2-1.8h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩(wěn)定劑b,調(diào)節(jié)pH值為8.3-8.5,升溫至73-77℃,糊化50-55min,糊化結(jié)束后降至30-33℃,加入消泡劑,在轉(zhuǎn)速為90-130r/min下攪拌8-12min,制得淀粉合成劑。
下面通過(guò)更具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種所述石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯7份、垃圾塑料29份、聚乳酸76份、三聚磷酸鈉20份、醋酸丁酯24份、特定合成劑16份、淀粉合成劑8份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調(diào)節(jié)劑18份、發(fā)生劑15份、偶聯(lián)劑a 13份、相容劑14份、增塑劑10份、抗氧化劑8份、聚凝劑7份、終止劑4份、穩(wěn)定劑a 3份;
所述調(diào)節(jié)劑為ACR;
所述發(fā)生劑為氣溶膠發(fā)生劑;
所述偶聯(lián)劑a為水溶性硅烷;
所述相容劑為丙烯酸型相容劑;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩(wěn)定劑a為稀土穩(wěn)定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉116份、戊二酸二甲酯13份、N,N-二甲基乙酰胺11份、環(huán)氧氯丁烷4份、尿素2.5份、糊化劑1.5份、偶聯(lián)劑b 0.4份、引發(fā)劑0.1份、催化劑0.1份、穩(wěn)定劑b 0.2份、消泡劑0.6份、增塑劑0.7份、增韌劑0.5份、增粘劑0.4份、耐水劑0.3份、抗菌劑0.1份;
所述偶聯(lián)劑b為2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲酰過(guò)氧)-己烷;
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩(wěn)定劑b為有機(jī)錫穩(wěn)定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過(guò)200-400目篩子,制得初級(jí)石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機(jī)對(duì)廢棄塑料進(jìn)行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機(jī)將破碎過(guò)的廢棄塑料進(jìn)行徹底清洗,去除表面的污物,自然風(fēng)干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮?dú)饣蚋杀牡蜏胤鬯闄C(jī)中,在溫度為-100℃下將塑料粉碎2.5h,過(guò)篩后得到500目的塑料細(xì)粒;
S4:向步驟S1制得的初級(jí)石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細(xì)粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鈉、醋酸丁酯、特定合成劑,升溫至200℃,在轉(zhuǎn)速為300r/min下攪拌熔解3h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發(fā)生劑、偶聯(lián)劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至122℃,在轉(zhuǎn)速為150r/min下反應(yīng)75min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調(diào)節(jié)劑、聚凝劑混合后升溫至150℃,在轉(zhuǎn)速為350r/min下反應(yīng)190min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩(wěn)定劑a混合后降溫至116℃,在轉(zhuǎn)速為250r/min下反應(yīng)100min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料在溫度為-100℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機(jī)中,在溫度為190℃,轉(zhuǎn)速為120r/min下,經(jīng)擠壓絲條,制得石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為22Be’,pH值為3.5的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為6%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯(lián)劑b、催化劑,然后在溫度為50℃,攪拌轉(zhuǎn)速為90r/min下進(jìn)行交聯(lián)接枝反應(yīng)3h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調(diào)節(jié)pH值為9.5,接著加入環(huán)氧氯丁烷、尿素、引發(fā)劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為58℃,攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)1.5h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩(wěn)定劑b,調(diào)節(jié)pH值為8.4,升溫至75℃,糊化53min,糊化結(jié)束后降至32℃,加入消泡劑,在轉(zhuǎn)速為120r/min下攪拌10min,制得淀粉合成劑。
實(shí)施例2
一種所述石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯5份、垃圾塑料26份、聚乳酸32份、三聚磷酸鈉16份、醋酸丁酯20份、特定合成劑12份、淀粉合成劑5份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調(diào)節(jié)劑15份、發(fā)生劑12份、偶聯(lián)劑a 10份、相容劑12份、增塑劑9份、抗氧化劑6份、聚凝劑5份、終止劑3份、穩(wěn)定劑a 2份;
所述調(diào)節(jié)劑為ACR;
所述發(fā)生劑為氣溶膠發(fā)生劑;
所述偶聯(lián)劑a為水溶性硅烷;
所述相容劑為丙烯酸型相容劑;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩(wěn)定劑a為稀土穩(wěn)定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉80份、戊二酸二甲酯10份、N,N-二甲基乙酰胺8份、環(huán)氧氯丁烷2份、尿素1.5份、糊化劑1份、偶聯(lián)劑b 0.2份、引發(fā)劑0.1份、催化劑0.1份、穩(wěn)定劑b 0.1份、消泡劑0.3份、增塑劑0.4份、增韌劑0.3份、增粘劑0.3份、耐水劑0.2份、抗菌劑0.1份;
所述偶聯(lián)劑b為2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲酰過(guò)氧)-己烷;
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩(wěn)定劑b為有機(jī)錫穩(wěn)定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過(guò)200-400目篩子,制得初級(jí)石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機(jī)對(duì)廢棄塑料進(jìn)行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機(jī)將破碎過(guò)的廢棄塑料進(jìn)行徹底清洗,去除表面的污物,自然風(fēng)干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮?dú)饣蚋杀牡蜏胤鬯闄C(jī)中,在溫度為-90℃下將塑料粉碎3h,過(guò)篩后得到400目的塑料細(xì)粒;
S4:向步驟S1制得的初級(jí)石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細(xì)粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鈉、醋酸丁酯、特定合成劑,升溫至192℃,在轉(zhuǎn)速為200r/min下攪拌熔解3.5h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發(fā)生劑、偶聯(lián)劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至117℃,在轉(zhuǎn)速為100r/min下反應(yīng)82min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調(diào)節(jié)劑、聚凝劑混合后升溫至143℃,在轉(zhuǎn)速為300r/min下反應(yīng)145min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩(wěn)定劑a混合后降溫至108℃,在轉(zhuǎn)速為200r/min下反應(yīng)135min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料在溫度為-90℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機(jī)中,在溫度為180℃,轉(zhuǎn)速為110r/min下,經(jīng)擠壓絲條,制得石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為18Be’,pH值為3.1的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為4%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯(lián)劑b、催化劑,然后在溫度為42℃,攪拌轉(zhuǎn)速為70r/min下進(jìn)行交聯(lián)接枝反應(yīng)2.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調(diào)節(jié)pH值為9.1,接著加入環(huán)氧氯丁烷、尿素、引發(fā)劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為55℃,攪拌轉(zhuǎn)速為80r/min下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)1.8h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩(wěn)定劑b,調(diào)節(jié)pH值為8.3,升溫至73℃,糊化55min,糊化結(jié)束后降至30℃,加入消泡劑,在轉(zhuǎn)速為90r/min下攪拌12min,制得淀粉合成劑。
實(shí)施例3
一種所述石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯8份、垃圾塑料32份、聚乳酸42份、三聚磷酸鈉25份、醋酸丁酯26份、特定合成劑20份、淀粉合成劑10份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調(diào)節(jié)劑22份、發(fā)生劑18份、偶聯(lián)劑a 15份、相容劑16份、增塑劑12份、抗氧化劑10份、聚凝劑9份、終止劑5份、穩(wěn)定劑a 4份;
所述調(diào)節(jié)劑為ACR;
所述發(fā)生劑為氣溶膠發(fā)生劑;
所述偶聯(lián)劑a為水溶性硅烷;
所述相容劑為丙烯酸型相容劑;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩(wěn)定劑a為稀土穩(wěn)定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉130份、戊二酸二甲酯16份、N,N-二甲基乙酰胺13份、環(huán)氧氯丁烷5份、尿素3.5份、糊化劑2份、偶聯(lián)劑b 0.6份、引發(fā)劑0.2份、催化劑0.2份、穩(wěn)定劑b 0.3份、消泡劑0.8份、增塑劑0.9份、增韌劑0.7份、增粘劑0.6份、耐水劑0.4份、抗菌劑0.2份;
所述偶聯(lián)劑b為2,5-二甲基-2,5-雙(苯甲酰過(guò)氧)-己烷;
所述引發(fā)劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩(wěn)定劑b為有機(jī)錫穩(wěn)定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過(guò)200-400目篩子,制得初級(jí)石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機(jī)對(duì)廢棄塑料進(jìn)行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機(jī)將破碎過(guò)的廢棄塑料進(jìn)行徹底清洗,去除表面的污物,自然風(fēng)干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮?dú)饣蚋杀牡蜏胤鬯闄C(jī)中,在溫度為-110℃下將塑料粉碎2h,過(guò)篩后得到600目的塑料細(xì)粒;
S4:向步驟S1制得的初級(jí)石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細(xì)粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鈉、醋酸丁酯、特定合成劑,升溫至212℃,在轉(zhuǎn)速為400r/min下攪拌熔解2.5h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發(fā)生劑、偶聯(lián)劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至128℃,在轉(zhuǎn)速為200r/min下反應(yīng)68min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調(diào)節(jié)劑、聚凝劑混合后升溫至156℃,在轉(zhuǎn)速為400r/min下反應(yīng)145min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩(wěn)定劑a混合后降溫至125℃,在轉(zhuǎn)速為300r/min下反應(yīng)62min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級(jí)材料在溫度為-110℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機(jī)中,在溫度為200℃,轉(zhuǎn)速為130r/min下,經(jīng)擠壓絲條,制得石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為25Be’,pH值為3.8的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為8%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯(lián)劑b、催化劑,然后在溫度為58℃,攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min下進(jìn)行交聯(lián)接枝反應(yīng)2.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調(diào)節(jié)pH值為9.8,接著加入環(huán)氧氯丁烷、尿素、引發(fā)劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為61℃,攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)1.2h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩(wěn)定劑b,調(diào)節(jié)pH值為8.5,升溫至77℃,糊化50min,糊化結(jié)束后降至33℃,加入消泡劑,在轉(zhuǎn)速為130r/min下攪拌8min,制得淀粉合成劑。
對(duì)實(shí)施例1-3中的石墨烯3D打印材料性能進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如下表所示。
由上表可知,本發(fā)明的石墨烯3D打印材料具有拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和缺口沖擊強(qiáng)度大,熱變形溫度和熔融指數(shù)高等特點(diǎn),通過(guò)3D打印技術(shù)打印出來(lái)的產(chǎn)品高質(zhì)量、高抗沖、高強(qiáng)度。
以上內(nèi)容不能認(rèn)定本發(fā)明具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明,對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下,還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換,都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專(zhuān)利保護(hù)范圍。