一種防靜電型用于3d打印機(jī)的pbs木塑復(fù)合線材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其由以下重量份計(jì)的原料組成：PBS65~75份、木粉20~30份、擴(kuò)鏈劑0.1~0.5份、交聯(lián)劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~1份、潤(rùn)滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末0.5~2份、復(fù)合防靜電劑5~15份。PBS/木塑復(fù)合線材，具有良好的防靜電效果，利用其生產(chǎn)的防靜電產(chǎn)品適用于特殊工程用途，還具有較低的打印溫度，較好的拉伸強(qiáng)度和柔韌性，同時(shí)具有低收縮率，防止打印后翹曲問(wèn)題，適用于多種3D成型技術(shù)，而且價(jià)格低廉，低碳環(huán)保，可百分百循環(huán)回收再利用，具有木材的天然親近感、打印時(shí)會(huì)產(chǎn)生天然木質(zhì)芳香氣味，在3D打印領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS木塑復(fù)合線材
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線 材。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)，實(shí)際上是快速成型領(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(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)?；驹硎钳B層制造，逐層增加材料來(lái)生成三維實(shí)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(kāi)拓了廣闊的空間。
[0003] 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，也稱聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯，其熔點(diǎn)為105 °C，結(jié)晶溫度在61°C左右，相對(duì)結(jié)晶度為40~60%，是一種具有完全生物降解能力的半結(jié)晶性 樹(shù)脂，具有良好的加工性能。目前，可應(yīng)用于餐飲用具、日雜用品、農(nóng)用材料、生物醫(yī)用高分 子材料、食品藥品包裝材料等方面，但是純的PBS直接應(yīng)用于3D打印存在熱收縮的問(wèn)題，其 初性和拉伸強(qiáng)度也有待進(jìn)一步提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/ 木塑復(fù)合線材，具有良好的防靜電效果，利用其生產(chǎn)的防靜電產(chǎn)品適用于特殊工程用途，還 具有較低的打印溫度，較好的拉伸強(qiáng)度和柔韌性，同時(shí)具有低收縮率，防止打印后翹曲問(wèn) 題，適用于多種3D成型技術(shù)，而且價(jià)格低廉，低碳環(huán)保，可百分百循環(huán)回收再利用，具有木材 的天然親近感、打印時(shí)會(huì)產(chǎn)生天然木質(zhì)芳香氣味，在3D打印領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其由以下重量份計(jì)的原料組成： roS65~75份、木粉20~30份、擴(kuò)鏈劑0.1~0.5份、交聯(lián)劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑 0.2~1份、潤(rùn)滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末0.5~2份、復(fù)合防靜電劑5~15份。
[0006] 在本發(fā)明中，所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及聚醚酯按重量比（1~4): (3~ 5):(1~4)組成。
[0007] 在本發(fā)明中，所述多壁碳納米管與ZnO的重量比為1:(1~20)。所述多壁碳納米管與 ZnO的重量比為1:8。所述ZnO為花狀的納米ZnO材料。
[0008] 在本發(fā)明中，所述木粉選用300目的楊木纖維、松木纖維、稻殼、農(nóng)作物秸桿的至少 一種。
[0009] 本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明復(fù)合線材具有良好的防靜電效果，利用其生產(chǎn) 的防靜電產(chǎn)品適用于特殊工程用途;預(yù)先對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行處理，然后將花狀ZnO粉末吸 附在多壁碳納米管上形成復(fù)合粉末;再通過(guò)多次試驗(yàn)獲得科學(xué)配比，與PBS、木粉結(jié)合制得 可用于3D打印機(jī)的復(fù)合線材，其與傳統(tǒng)的聚乳酸(PLA)線材相比，具有較低的打印溫度，較 好的拉伸強(qiáng)度和柔韌性，同時(shí)具有低收縮率，防止打印后翹曲問(wèn)題，適用于多種3D成型技 術(shù)，而且復(fù)合線材價(jià)格低廉，低碳環(huán)保，可百分百循環(huán)回收再利用，具有木材的天然親近感、 打印時(shí)會(huì)產(chǎn)生天然木質(zhì)芳香氣味，在3D打印領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0011] 實(shí)施例1 一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其由以下重量份計(jì)的原料組成： PBS70份、木粉20份、擴(kuò)鏈劑0.2份、交聯(lián)劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧劑1份、潤(rùn)滑劑1份、多壁 碳納米管/ZnO復(fù)合粉末1.2份、復(fù)合防靜電劑10份;所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及 聚醚酯按重量比2: 3: 2組成;所述多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末由多壁碳納米管和花狀納米 ZnO按重量比1:2組成。
[0012]該P(yáng)BS復(fù)合材料制備方法如下： (1)花狀納米ZnO的制備:稱取0.76783g的二水合醋酸鋅和1.96g的氫氧化鈉分別置于 燒杯A、B中并用分別用10ml去離子水溶解形成透明溶液，將燒杯A置于冷水浴(5°C)中并勻 速攪拌，將燒杯B中的氫氧化鈉溶液緩慢勻速滴入燒杯A，分三次進(jìn)行，間隔5min，得到均勻、 穩(wěn)定的前驅(qū)體溶液，用量筒量取32.5ml的前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中并密封，在180 °C 下反應(yīng)4小時(shí)，待反應(yīng)釜冷卻到室溫，將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌、過(guò)濾至 濾液pH=7，然后在60°C下進(jìn)行干燥，獲得花狀納米ZnO粉末。
[0013] (2)多壁碳納米管的預(yù)處理:往多壁碳納米管中加入濃硫酸和濃硝酸的混合酸，多 壁碳納米管與混合酸的重量體積比為1:135g/ml，浸泡5h后取出，用蒸餾水洗滌，并用真空 栗抽濾，抽濾至濾液呈中性，然后將多壁碳納米管放入烘箱中烘干至恒重，備用。
[0014] (3)多壁碳納米管/納米ZnO復(fù)合粉末的制備：將預(yù)處理后的多壁碳納米管加入 100ml去離子水中，在800kW超聲震動(dòng)和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得碳納 米管分散液;將花狀納米ZnO粉末加入100ml乙醇中，在1300kW超聲震動(dòng)和1500r/min離心速 度攪拌下分散l〇〇min后制得納米ZnO分散液;在300kW超聲下往碳納米管分散液中加入納米 ZnO分散液，超聲90min，然后抽濾、烘干，制得多壁碳納米管/納米ZnO復(fù)合粉末。
[0015] (4)PBS/木塑復(fù)合線材的制備:將ros、木粉在80 °C真空干燥箱中干燥8h;將稱取后 的各組分置于高速捏合機(jī)中，保持轉(zhuǎn)速5000rpm/min，高速攪拌60min;混合后的物料加入到 雙螺桿擠出機(jī)加料口，雙螺桿擠出機(jī)參數(shù)為：一區(qū)121°C，二區(qū)125°C，三區(qū)135°C，四區(qū) 135 °C，五區(qū)130°C，轉(zhuǎn)速為82rpm/min，擠出造粒;所造粒子干燥后用單螺桿擠出機(jī)擠出加 工成細(xì)絲，擠出機(jī)溫度設(shè)定為一區(qū)95°C，二區(qū)115°C，三區(qū)135°C，四區(qū)120°C，得到擠出線 材，即PBS/木塑復(fù)合線材。
[0016] 將線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱， 外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0017] 實(shí)施例2 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:所述多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末由多壁碳納米管和花 狀納米ZnO按重量比1:8組成。將制得的roS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145 °c，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，具有優(yōu)良的防靜 電性能，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0018] 實(shí)施例3 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:所述多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末由多壁碳納米管和花 狀納米ZnO按重量比1:15組成。將制得的roS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145 °C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良 好，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0019] 實(shí)施例4 基于實(shí)施例2,不同之處僅在于:所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及聚醚酯按重量 比1: 3 :1組成。將制得的roS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145 °C，打印過(guò)程流 暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木 材香氣。
[0020] 實(shí)施例5 基于實(shí)施例2,不同之處僅在于:所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及聚醚酯按重量 比4: 3 :4組成。將制得的roS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145 °C，打印過(guò)程流 暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木 材香氣。
[0021] 實(shí)施例6 基于實(shí)施例2,不同之處僅在于:所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及聚醚酯按重量 比2 : 5 :1組成。將制得的roS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145 °C，打印過(guò)程流 暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木 材香氣。
[0022] 對(duì)比例1 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:僅添加多壁碳納米管，未添加納米ZnO。將制得的PBS/ 木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外 觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0023] 對(duì)比例2 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:未對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行預(yù)先處理。將制得的PBS/木塑 復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美 觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0024] 對(duì)比例3 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:將多壁碳納米管換成單壁碳納米管。將制得的PBS/木 塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀 美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能良好，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0025] 對(duì)比例4 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:不添加多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末。將制得的PBS/木 塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀 美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能一般，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0026] 對(duì)比例5 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫和聚醚脂按重量比2:2組 成。將制得的PBS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品 表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能差，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0027] 對(duì)比例6 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:所述復(fù)合防靜電劑由氧化錫和氧化鈦按重量比2:3組 成。將制得的PBS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品 表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能差，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0028] 對(duì)比例7 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:所述復(fù)合防靜電劑由氧化鈦和聚醚脂按重量比3:2組 成。將制得的PBS/木塑復(fù)合線材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品 表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，防靜電性能差，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0029] 對(duì)比例8 基于實(shí)施例1，不同之處僅在于:不添加所述復(fù)合防靜電劑。將制得的PBS/木塑復(fù)合線 材進(jìn)行3D打印測(cè)試，打印溫度145°C，打印過(guò)程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺 寸穩(wěn)定且不翹曲，具有獨(dú)特的木材香氣。
[0030] 將ros復(fù)合材料制成注塑樣條，并分別進(jìn)行拉伸性能測(cè)試(GB/T1040.2-2006)、彎 曲強(qiáng)度(GB/T1446-2006)和沖擊性能測(cè)試（GB/T1943-2008)及表面電阻測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn) 下表。 ;.猱薇潘 f ! isj. s： 5 ?ιλ 丨： m ' 4, rsa# ； !..........運(yùn)醬涵..4.........1.............60 6...........................?..............;........................：.............?Γο.............；........4 .......； c! ^ ] I 7? δ/ Γ ：： ^ 、 . f - Κ' :鋈涿.雜 61..........................'.............i.............j...........m'a...........:............?.............!'…'…^??χ??i Ctu -；'> ? ' 、、'… 、、i ： ? 5 \ , 丨..........………1.........................................h...............；...........a............?..........................is δΓχ?&:……? !.........妨涵3..........:.............?.............:.............3〇'"?.............i............3?Γ?...........?.............?..............:.........slx.'5〇 ：.........? !； fiS j 1 ：! §?：?；,S I 5S-：S ^ : ! '約比伊P : Vi. 6 : 46. ? j ???'. i' : US i 孩 a..； !SE￥i s.........j.............μ.?..............'.............4s b.............j............S?>1.............i...........................?........ili/liy'丨
[0031] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技 術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其由以下重量份計(jì)的原料組成： roS65~75份、木粉20~30份、擴(kuò)鏈劑0.1~0.5份、交聯(lián)劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑 0.2~1份、潤(rùn)滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復(fù)合粉末0.5~2份、復(fù)合防靜電劑5~15份;所述 復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及聚醚酯按重量比（1~4): (3~5): (1~4)組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其特征在于，所 述復(fù)合防靜電劑由氧化錫、氧化鈦及聚醚酯按重量比2:3:2組成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其特征在于，所 述多壁碳納米管與ZnO的重量比為1: (1~20)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其特征在于，所 述多壁碳納米管與ZnO的重量比為1:8。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其特征在 于，所述ZnO為花狀的納米ZnO材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防靜電型用于3D打印機(jī)的PBS/木塑復(fù)合線材，其特征在于，所 述木粉選用300目的楊木纖維、松木纖維、稻殼、農(nóng)作物秸桿的至少一種。
【文檔編號(hào)】C08K13/06GK106046719SQ201610612822
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月29日
【發(fā)明人】黎淑娟
【申請(qǐng)人】佛山市高明區(qū)誠(chéng)?；萍加邢薰?br>