一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料制造技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料，其由以下重量份计的原料组成：聚乳酸40~50份、本体法ABS20~25份、乳液法ABS10~20份、苯乙烯‑丙烯腈‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物5~10份、丁基三苯基溴化膦0.01~0.05份、复合填料5~10份、磁性复合材料15~30份、功能材料1~3、石墨烯量子点及多孔石墨烯；所述石墨烯量子点占聚乳酸的重量百分比为0.5~1%，所述多孔石墨烯占ABS总重量的重量百分比为0.1~2%。该石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料，不仅具有更加优异的力学电学性能和磁性能，而且具有最佳的驱蚊抗菌性能，进一步拓宽了3D打印材料的应用范围。

Graphene modified mosquito repellent antibacterial 3D printing magnetic material

The invention discloses a graphene modified mosquito repellent antibacterial 3D print magnetic material, its weight is composed of the following raw materials: polylactic acid 40~50, bulk ABS20~25 parts, ABS10~20 parts, emulsion styrene acrylonitrile glycidyl methacrylate copolymer 5~10, butyl three phosphonium bromide 0.01~0.05 a composite filler 5~10, magnetic composite materials, functional materials, 15~30 1~3 graphene quantum dots and porous graphene graphene quantum dots; the weight percentage of polylactic acid is 0.5~1%, the porous graphene weight percentage of ABS of the total weight of 0.1~2%. The graphene modified mosquito repellent antibacterial 3D print magnetic material, not only has more excellent mechanical electrical and magnetic properties, but also has the best antibacterial activity repellent, further broaden the scope of application of 3D printing materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料领域，特别是一种具有磁性的用于3D打印的ABS/PLA复合材料。
技术介绍
3D 打印技术又称增材制造技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。目前，3D 打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些传统依赖的精细加工工艺。另外，3D 打印技术逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域，为创新开拓了广阔的空间。目前，当前能用于 3D 打印的磁性材料非常罕见，而磁性材料在医疗领域的应用已十分广泛，而且现有磁性3D打印用复合材料的机械力学性能与磁性能难以同时优化，该问题依然是本领域最具有挑战性的课题之一，也是磁性3D打印用复合材料推广应用急迫需要解决的问题之一。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料，不仅具有更加优异的力学电学性能和磁性能，而且具有最佳的驱蚊抗菌性能，进一步拓宽了3D 打印材料的应用范围。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料，其由以下重量份计的原料组成：聚乳酸40~50份、本体法ABS20~25份、乳液法ABS10~20份、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物5~10份、丁基三苯基溴化膦0.01~0.05份、复合填料5~10份、磁性复合材料15~30份、功能材料1~3、石墨烯量子点及多孔石墨烯；；所述磁性复合材料由石墨烯/氧化铁粉末和多壁碳纳米管/钕铁硼粉末按重量比3:2组成；所述复合填料由石墨烯/SiO2复合填料与石墨烯/碳酸钙复合填料按重量比3:1组成；所述功能材料由多壁碳纳米管/纳米银/SiO2抗菌材料和驱蚊颗粒按重量比3:2组成；所述石墨烯量子点占聚乳酸的重量百分比为0.5~1%，所述多孔石墨烯占ABS总重量的重量百分比为0.1~2%；一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料的制备方法，包括以下步骤：（1）预处理聚乳酸原料：将聚乳酸原料（D,L-聚乳酸原料，重均分子量10万）粉碎成300目粉末，分散于纯水中，超声（功率200~300W）1小时后，边超声边微波辐照（2500~3000MHz，温度控制在80~90℃）1小时；停止超声及微波辐照，洗涤，出料，干燥，即得预处理聚乳酸；（2）制备PLA/填料母粒：将复合填料超声搅拌（300~500KW超声震动和1000~1400r/min离心速度搅拌）分散于纯水中，得复合填料溶液，备用；在加热温度（50~60℃）下，将一半预处理聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到聚乳酸溶液，一分为二得第一份、第二份聚乳酸溶液，备用；恒温状态（50~60℃）下，边高速搅拌（1000~1400r/min）边超声（功率300~500KW）第一份聚乳酸溶液，滴加复合填料溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第二份聚乳酸溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到填料聚乳酸混合液；将填料聚乳酸混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将填料聚乳酸混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PLA/填料母粒；所述喷雾干燥器的喷嘴直径为0.5～0.7mm，干燥空气流速在30～35m3/h，温度120～160℃；（3）制备PLA/磁粉母粒：将磁粉复合材料超声搅拌（300~500KW超声震动和1000~1400r/min离心速度搅拌）分散于纯水中，得磁粉复合物溶液，备用；在加热温度（50~60℃）下，将另一半预处理聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到聚乳酸溶液，一分为二得第三份、第四份聚乳酸溶液，备用；恒温状态（50~60℃）下，边高速搅拌（1000~1400r/min）边超声（功率300~500KW）第三份聚乳酸溶液，滴加磁粉复合物溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第四份聚乳酸溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到磁粉聚乳酸混合液；将磁粉聚乳酸混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将磁粉聚乳酸混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PLA/磁粉母粒；所述喷雾干燥器的喷嘴直径为0.5～0.7mm，干燥空气流速在30～35m3/h，温度120～160℃；（4）制备石墨烯改性ABS/功能母粒：在室温下以1000~1500r/min的转速条件下，向容器中陆续加入本体法ABS、乳液法ABS、功能材料及多孔石墨烯，高速搅拌30~60min充分混合；将得到的混合物送入旋转式喷嘴喷雾干燥器进行喷雾干燥，进口温度185℃，通过喷雾干燥出口快速冷却得到石墨烯改性ABS/功能母粒；（5）将PLA/填料母粒、PLA/磁粉母粒与石墨烯改性ABS/功能母粒、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丁基三苯基溴化膦混合，经双螺杆挤出机于185℃下进行熔融共混，制备出具有磁性特性的共连续ABS/PLA合金，再经料条成型机制造出石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料。在本专利技术中，所述有机溶剂由丙酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮、环戊酮、甲基异丙基甲酮、四氢呋喃和二氧六环中的至少一种构成。本专利技术具有如下有益效果：通过多次试验获得科学配比，制得的所述ABS/PLA发光复合材料不仅具有更加优异的力学性能和磁性能，而且具有最佳的驱蚊抗菌特性，进一步拓宽了3D打印材料的应用范围，驱蚊效果长达7~9天，抗菌率高达99.8%。具体实施方式在本专利技术中，（1）石墨烯由以下方法制得：取一定量酸素石墨，在空气中1000℃处理2小时，然后在8%H2的氮氢混合气中1100℃原位还原处理1.0小时，再加入质量比3%的聚乙二醇酯和质量比5.0%的四羧酸二酐二萘，与水配成浓度为82.0%的浆体，先在功率为700W的超声波辅助下进行4000转/min球磨10小时，再调整至300W超声波下进行2000转/min球磨5小时，球磨后经高速离心机10000转/min分离，冷冻干燥，获得石墨烯固体。（2）量子点碳酸钙，其制备方法可参考中国专利CN103570051B公开的一种微乳液体系制备纳米碳酸钙量子点的方法，具体是先制备出1~3nm的纳米碳酸钙微乳液，再经旋转蒸发并干燥制得量子点碳酸钙粉末。（3）石墨烯/SiO2复合填料制备方法如下：将石墨烯超声搅拌（700KW超声震动和1300r/min离心速度搅拌）分散于乙醇中；之后加入一定比例的（4:1）水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯与石墨烯的质量比为 1.6:1，调节pH值为9，反应温度为25℃，反应4.2小时，进行离心并依次用丙酮和去离子水、去离子水清洗3次获得沉淀；将该沉淀在90oC下干燥2h，以得到包覆有SiO2的石墨烯复合填料。（4）石墨烯/碳酸钙复合填料的制备方法如下：将1份石墨烯加入100ml去离子水中，在800kW超声震动和1300r/min离心速度搅拌下分散200min后制得石墨烯分散液；将73份量子点碳酸钙加入500ml去离子水中，在1300kW超声震动和150本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料，其由以下重量份计的原料组成：聚乳酸40~50份、本体法ABS20~25份、乳液法ABS10~20份、苯乙烯‑丙烯腈‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物5~10份、丁基三苯基溴化膦0.01~0.05份、复合填料5~10份、磁性复合材料15~30份、功能材料1~3、石墨烯量子点及多孔石墨烯；；所述磁性复合材料由石墨烯/氧化铁粉末和多壁碳纳米管/钕铁硼粉末按重量比3:2组成；所述复合填料由石墨烯/SiO2复合填料与石墨烯/碳酸钙复合填料按重量比3:1组成；所述功能材料由多壁碳纳米管/纳米银/SiO2抗菌材料和驱蚊颗粒按重量比3:2组成；所述石墨烯量子点占聚乳酸的重量百分比为0.5~1%，所述多孔石墨烯占ABS总重量的重量百分比为0.1~2%；所述石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料制备方法如下：（1）预处理聚乳酸原料：将聚乳酸原料粉碎成300目粉末，分散于纯水中，超声1小时后，边超声边微波辐照1小时；停止超声及微波辐照，洗涤，出料，干燥，即得预处理聚乳酸；（2）制备PLA/填料母粒：将复合填料超声搅拌分散于纯水中，得复合填料溶液，备用；在加热温度下，将一半预处理聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到聚乳酸溶液，一分为二得第一份、第二份聚乳酸溶液，备用；恒温状态下，边高速搅拌边超声第一份聚乳酸溶液，滴加复合填料溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第二份聚乳酸溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到填料聚乳酸混合液；将填料聚乳酸混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将填料聚乳酸混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PLA/填料母粒；（3）制备PLA/磁粉母粒：将磁性复合材料超声搅拌分散于纯水中，得磁性复合物溶液，备用；在加热温度下，将另一半预处理聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到聚乳酸溶液，一分为二得第三份、第四份聚乳酸溶液，备用；恒温状态下，边高速搅拌边超声第三份聚乳酸溶液，滴加磁性复合物溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第四份聚乳酸溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到磁粉聚乳酸混合液；将磁粉聚乳酸混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将磁粉聚乳酸混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PLA/磁粉母粒；（4）制备石墨烯改性ABS/功能母粒：在室温下以1000~1500r/min的转速条件下，向容器中陆续加入本体法ABS、乳液法ABS、功能材料及多孔石墨烯，高速搅拌30~60min充分混合；将得到的混合物送入旋转式喷嘴喷雾干燥器进行喷雾干燥，进口温度185℃，通过喷雾干燥出口快速冷却得到石墨烯改性ABS/功能母粒；（5）将PLA/填料母粒、PLA/磁粉母粒与石墨烯改性的ABS/功能母粒、苯乙烯‑丙烯腈‑甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丁基三苯基溴化膦混合，经双螺杆挤出机于185℃下进行熔融共混，制备出具有磁性特性的共连续ABS/PLA合金，再经料条成型机制造出石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料，其由以下重量份计的原料组成：聚乳酸40~50份、本体法ABS20~25份、乳液法ABS10~20份、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物5~10份、丁基三苯基溴化膦0.01~0.05份、复合填料5~10份、磁性复合材料15~30份、功能材料1~3、石墨烯量子点及多孔石墨烯；；所述磁性复合材料由石墨烯/氧化铁粉末和多壁碳纳米管/钕铁硼粉末按重量比3:2组成；所述复合填料由石墨烯/SiO2复合填料与石墨烯/碳酸钙复合填料按重量比3:1组成；所述功能材料由多壁碳纳米管/纳米银/SiO2抗菌材料和驱蚊颗粒按重量比3:2组成；所述石墨烯量子点占聚乳酸的重量百分比为0.5~1%，所述多孔石墨烯占ABS总重量的重量百分比为0.1~2%；所述石墨烯改性的驱蚊抗菌型3D打印磁性材料制备方法如下：（1）预处理聚乳酸原料：将聚乳酸原料粉碎成300目粉末，分散于纯水中，超声1小时后，边超声边微波辐照1小时；停止超声及微波辐照，洗涤，出料，干燥，即得预处理聚乳酸；（2）制备PLA/填料母粒：将复合填料超声搅拌分散于纯水中，得复合填料溶液，备用；在加热温度下，将一半预处理聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到聚乳酸溶液，一分为二得第一份、第二份聚乳酸溶液，备用；恒温状态下，边高速搅拌边超声第一份聚乳酸溶液，滴加复合填料溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第二份聚乳酸溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到填料聚乳酸混合液；将填料聚乳酸混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将填料聚乳酸混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PLA/填料母粒；（3）制备PLA/磁粉母粒：将磁性复合材料超声搅拌分散于纯水中，得磁性复合物溶液，备用；在加热温度下，将另一半预处理聚乳酸溶解于有机溶剂中，得到聚乳酸溶液，一分为二得第三份、第四份聚乳酸溶液，备用；恒温状态下，边高速搅拌边超声第三份聚乳酸溶液，滴加磁性复合物溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第四份聚乳酸溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到磁粉聚乳酸混合液；将磁粉聚乳酸混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将磁粉聚乳酸混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PLA/磁粉母粒；（4）制备石墨烯改性ABS/功能母粒：在室温下以1000~1500r/min的转速条件下，向容器中陆续加入本体法ABS、乳液法ABS、功能材料及多孔石墨烯，高速搅拌30~60min充分混合；将得到的混合物送入旋转式喷嘴喷雾干燥器进行喷雾干燥，进口温度185℃，通过喷雾干燥出口快速冷却得到石墨烯改性ABS/功能母粒；（5）将PLA/填料母粒、PLA/磁粉母粒与石墨烯改性的ABS/功能母粒、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丁基三苯基溴化膦混合，经双螺杆挤出机于185℃下进行熔融共混，制备出具有磁性特性的共连续ABS/PLA合...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎淑娟，
申请(专利权)人：佛山市高明区诚睿基科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44