本發(fā)明屬于3d打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于3d打印的abs復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

3d打印技術(shù)又稱疊層制造技術(shù)，是快速成型領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)?；驹硎钳B層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù)。目前，3d打印技術(shù)主要被應(yīng)用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作等領(lǐng)域，替代這些傳統(tǒng)依賴的精細(xì)加工工藝。另外，3d打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物工程、建筑、服裝、航空等領(lǐng)域，為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。

目前市場上熔融擠壓堆積成型技術(shù)較常用的聚合物材料是丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(abs)、聚乳酸(pla)、尼龍(pa)和聚碳酸酯(pc)。abs樹脂是五大合成樹脂之一，其具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應(yīng)用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。但abs樹脂存在韌性小，熱變形溫度低，可燃，耐候性較差等缺點，使其制造出的成型材料存在力學(xué)性能不強，熱穩(wěn)定性差，可燃，耐候性差等缺陷，不能得到廣泛的應(yīng)用，使其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。為了實現(xiàn)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)的快速打印，將其制備成粉末狀將會極大地提升打印效果，但難以增強。因此，本發(fā)明公開了一種力學(xué)性能強、熱穩(wěn)定性好、耐候性強的abs快速成型材料來滿足市場需求，使其能夠得到更加廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種力學(xué)性能強、熱穩(wěn)定性好、耐候性好的用于3d打印的abs復(fù)合材料及其制備方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于3d打印的abs復(fù)合材料，由以下原料按重量份制備而成：

abs樹脂100份、碳增強材料5～15份、填料3～8份、抗氧劑0.1～0.5份、表面活性劑0.3～0.8份、流平劑0.1～1份、熱穩(wěn)定劑0.5～1.5份。

具體地，上述的碳增強材料通過以下方法制備：將10～20份碳纖維、3～5份石墨烯在150～200℃的溫度下進行30～60min的氧化處理后與水加入容器中，超聲分散處理10～15min，配制成懸浮液；將1～3份偶聯(lián)劑kh570溶于丙酮中，配制成偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的溶液；將懸浮液與偶聯(lián)劑溶液混合，加熱至50～65℃，攪拌處理30～60min，過濾、真空干燥后研磨成粒徑為50～150nm粉末即得。

具體地，上述的碳纖維的直徑為500～800nm，長度為1～5μm；石墨烯的厚度為5-10nm。

具體地，上述的填料為氫氧化鋁、氧化鋁、氧化鎂中的一種。

具體地，上述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑ca、抗氧劑168、抗氧劑1035、抗氧劑1098中的一種或幾種。

具體地，上述的表面活性劑為硬脂酸鈉、脂肪酸甘油酯、十二烷基硫酸鈉中的一種或幾種。

具體地，上述的流平劑為聚二甲基硅氧烷，可選型號dc-200。

具體地，上述的熱穩(wěn)定劑為1,4-丁二醇雙(β-氨基丁烯酸)酯、亞磷酸三(壬基苯基)酯中的一種或兩種。

進一步，一種用于3d打印的abs復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)按重量份，將已干燥的abs樹脂100份、碳增強材料5～15份、填料3～8份、抗氧劑0.1～0.5、表面活性劑0.3～0.8份、流平劑0.1～1份、熱穩(wěn)定劑0.5～1.5份置于高速分散機中，保持轉(zhuǎn)速1500-2000r/min，高速分散20-30min；

(2)將混合均勻后的物料投放進錐形雙螺桿擠出機，在180～220℃條件下進行熔融，擠出造粒，擠出機的螺桿長徑比l/d為20～24之間，壓縮比為(2.5～3.0)：1，料筒溫度為：料斗部180～200℃，料筒前部200～220℃，模頭溫度185～195℃，模具溫度190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150～180r/min；

(3)將步驟(2)得到的粒料冷卻后用球磨機粉碎，轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨時間3～5h，然后在50-150目的篩網(wǎng)中進行篩分；

(4)將步驟(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在60～80℃條件下，干燥4～6h后得到abs復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供的3d打印的abs復(fù)合材料使用簡單、環(huán)境污染小、產(chǎn)品性能好、精度高，增強劑中將碳纖維和石墨烯預(yù)氧化處理，使碳纖維和石墨烯表面產(chǎn)生含氧活性基團，含氧基團可顯著提高碳纖維和石墨烯于硅烷偶聯(lián)劑的作用能力，使界面形成化學(xué)鍵，增加碳纖維和石墨烯與abs的相容性，大大提高abs復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐候性，延長材料的使用壽命。

(2)本發(fā)明原料獲取范圍廣泛，制備方法簡單易行，成本低，有利于市場化的推廣和應(yīng)用。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。

實施例1

一種用于3d打印的abs復(fù)合材料，由以下原料按重量份制備而成：

abs樹脂100份

碳增強材料10份

氫氧化鋁5份

抗氧劑10100.3份

硬脂酸鈉0.5份

流平劑dc-2000.5份

1,4-丁二醇雙(β-氨基丁烯酸)酯1份

其中，上述的碳增強材料通過以下方法制備：將10份碳纖維，碳纖維的直徑為500nm，長度為3μm、5份石墨烯；石墨烯的厚度為10nm；在150～200℃的溫度下進行30～60min的氧化處理后與水加入容器中，超聲分散處理10～15min，配制成懸浮液；將1～3份偶聯(lián)劑kh570溶于丙酮中，配制成偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的溶液；將懸浮液與偶聯(lián)劑溶液混合，加熱至50～65℃，攪拌處理30～60min，過濾、真空干燥后研磨成粒徑為50～150nm粉末即得。

一種用于3d打印的abs復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)按重量份，將已干燥的abs樹脂100份、碳增強材料5～15份、填料3～8份、抗氧劑0.1～0.5、表面活性劑0.3～0.8份、流平劑0.1～1份、熱穩(wěn)定劑0.5～1.5份置于高速分散機中，保持轉(zhuǎn)速1500-2000r/min，高速分散20-30min；

(2)將混合均勻后的物料投放進錐形雙螺桿擠出機，在180～220℃條件下進行熔融，擠出造粒，擠出機的螺桿長徑比l/d為20～24之間，壓縮比為(2.5～3.0)：1，料筒溫度為：料斗部180～200℃，料筒前部200～220℃，模頭溫度185～195℃，模具溫度190～200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為150～180r/min；

(3)將步驟(2)得到的粒料冷卻后用球磨機粉碎，轉(zhuǎn)速為300-500r/min，球磨時間3～5h，然后在50-150目的篩網(wǎng)中進行篩分；

(4)將步驟(3)得到的物料加入到真空干燥箱中，在60～80℃條件下，干燥4～6h后得到abs復(fù)合材料。

實施例2-6與實施例1基本相同，不同之處在于表1；對比例1-2與實施例1基本相同，不同之處在于表1：

表1：

abs樹脂100份、碳增強材料5～15份、填料3～8份、抗氧劑0.1～0.5份、表面活性劑0.3～0.8份、流平劑0.1～1份、熱穩(wěn)定劑0.5～1.5份。

將實施例1-6及對比例1-2中的abs復(fù)合材料粒子料在60～80℃條件下，干燥4～6h，然后使用3d打印機打印成測試樣條，在室溫充分穩(wěn)定化后，進行各項性能測試，測試結(jié)果如表2所示。

表2

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。