一种熔融沉积成型用ABS复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种熔融沉积成型用ABS复合材料，所述复合材料包括如下按重量百分比数计的原料制成：本体法ABS 30~45；乳液法ABS  30~45；苯乙烯马来酸酐共聚物 2~8；石墨烯微片 1~10；多壁碳纳米管0.5~5；聚甲基丙烯酸甲酯 20~40。本发明专利技术提供的ABS复合材料采用不同粒径的ABS混合形成双峰分布的ABS复合基底，两者相容性好，层间粘结性能好，所述ABS复合材料用丙酮蒸汽后处理后，能够较好的保持原有的制品尺寸精度，导电剂共混质量低，较好地改善了材料的物理力学及导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种熔融沉积成型用ABS复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于3D打印导线用导电材料
，更具体地，涉及一种熔融沉积成型用ABS复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
目前在中国销售的3D打印用ABS料条有进口的STRATASYSP400ABS、国产的蒙脱土改性ABS（CN104672755A）、玻纤增强ABS（CN104559034A）、聚碳酸酯改性ABS（CN104559023A）、橡胶粒子双峰分布的ABS（CN104072935A、CN103980429A）、炭黑导电改性ABS（CN103788565A），但这些ABS料条打印出来的制品层间粘结差、遇冷收缩大、表面分层现象严重。ABS料条打印出来的制品用丙酮蒸汽后处理一定时间，层间粘结得到改善，表面分层现象得到缓解消除。虽然制品表面分层现象得到消除，也引起了制品表面的ABS料被溶化，损失了原有的制品尺寸精度。现有技术CN103788565A使用高用量的导电炭黑改性ABS，可以获得导电的3D打印用ABS料条，但因炭黑的用量高，导致制品很多物理力学性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有3D打印用ABS料条技术的不足，提供了一种熔融沉积成型用ABS复合材料及其制备方法和应用。本专利技术的另一个目的在于提供所述熔融沉积成型用ABS复合材料的制备方法与应用。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种熔融沉积成型用ABS复合材料，所述复合材料包括如下按重量百分比数计的原料制成：本体法ABS30~45乳液法ABS30~45苯乙烯马来酸酐共聚物2~8石墨烯微片1~10多壁碳纳米管0.5~5聚甲基丙烯酸甲酯20~40。优选地，所述复合材料包括如下按重量百分比数计的原料制成：本体法ABS30~38乳液法ABS30~38苯乙烯马来酸酐共聚物2~6石墨烯微片1~5多壁碳纳米管0.5~3聚甲基丙烯酸甲酯20~35。本专利技术提供所述的熔融沉积成型用ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1.多壁碳纳米管的处理：将多壁碳纳米管溶于二甲基酰胺溶液，加入聚偏氟乙烯，超声，离心，取上清液，干燥后，得多壁碳纳米管粉末，备用；S2.将S1步骤中所得多壁碳纳米管粉末加入DMF中，超声，制成悬浮液，将聚甲基丙烯酸甲酯加入DMF中，加热至完全溶解，将上述两种溶液混合均匀，超声，搅拌，将得到的混合溶液干燥，得到PMMA/CNT母粒；S3.将S2中所得PMMA/CNT母粒与聚甲基丙烯酸甲酯经双螺杆挤出机，进行机械共混，得到PMMA/CNT复合材料；S4.将S3中所得PMMA/CNT复合材料、石墨烯微片、苯乙烯马来酸酐共聚物、本体法ABS和乳液法ABS混合均匀后，经双螺杆挤出机进行熔融共混，制备得到ABS/PMMA共混物，再经料条成型机制造导电改性的3D打印用ABS料条。优选地，所述S2中多壁碳纳米管粉末的质量占PMMA/CNT母粒的2~5%。优选地，所述S1中干燥温度为60℃，离心转速为4000r/min，离心时间为5min。优选地，所述S2中干燥温度为75℃。优选地，所述S3中双螺杆挤出机温度为190~230℃。优选地，所述S4中双螺杆挤出机的温度为190~230℃。本专利技术先经本体原位聚合法制备PMMA和多壁碳纳米管（CNT）复合母粒，再将母粒与高流动性PMMA熔融共混制备PMMA/CNT复合材料，再将PMMA/CNT复合材料与导电石墨烯微片（GNP）、相容剂苯乙烯马来酸酐共聚物（SMA）、本体悬浮法合成的ABS、乳液接枝法合成的ABS进行熔融共混，制备出碳材料改性的共连续ABS/PMMA共混物，再经料条成型机制造导电改性的3D打印用ABS料条。因本专利技术使用的PMMA的流动性比ABS高得多，使最终料条表面以PMMA相为主，PMMA相中含高导电的CNT，且GNP和SMA协同促进PMMA/CNT在ABS中形成共连续相，在较低的碳材料用量下实现了较高的导电性（即较低的体积电阻率）。PMMA/CNT复合材料包裹制品表面，加之GNP分布在PMMA和ABS界面对表层的PMMA/CNT起到了支撑作用，在丙酮蒸汽后处理时可大大减轻因表面溶解引起的收缩，从而保持原有的制品尺寸精度。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的ABS复合材料采用不同粒径的ABS混合形成双峰分布的ABS复合基底，两者相容性好，层间粘结性能好，所述ABS复合材料用丙酮蒸汽后处理后，能够较好的保持原有的制品尺寸精度，导电剂共混质量低，较好地改善了材料的物理力学及导电等性能。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的ABS复合材料的制备步骤过程图。图2为本专利技术实施例1提供的ABS复合材料经丙酮蒸汽处理过程示意图。图3为本专利技术实施例1提供的ABS丙酮蒸汽处理前后制件界面的SEM图。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本技术，但实施例并不对本技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。超高流动性PMMA牌号：日本住友LG35本体法ABS：陶氏MAGNUM213乳液法ABS：台湾奇美747，台湾奇美757，台湾奇美756SMA：荷兰XIRANSZ15170GNP：KNG-180厦门凯纳石墨烯技术有限公司CNT：CNT-3上海卡吉特化工科技有限公司拉伸强度：采用万能材料试验机，根据ASTM-D638标准测试弯曲模量：采用万能材料试验机，根据ASTM-D790标准测试缺口冲击强度：采用冲击试验机，根据GB/T1043标准测试体积电阻率：采用EST121型数字超高电阻、微电流测量仪，依据GB/T1410-2006测试，样品直径82mm，厚2mm，每个试样测五组，取其平均值。实施例1：1、如图1所示，本体原位聚合法制备PMMA和多壁碳纳米管（CNT）复合母粒，按照表1中原料配比，进行添加：(1)碳纳米管的处理：将MWNTs的二甲基酰胺（DMF）溶液加入PVDF作为表面改性剂，进行超声分散，然后搅拌均匀。再用离心机在4000r/min下持续5min。取上次清液。然后放在真空干燥箱中60℃干燥后至恒重备用。(2)母粒的制备：将（1）中分散好的碳纳米管粉末加入DMF中，超声波分散15min，制成碳纳米管的悬浮液。将PMMA颗粒按各种比例加入DMF中，于烧杯加热至完全溶解。将两种溶液混合均匀，超声分散2h，水浴搅拌2h。将得到的混合溶液手工推膜后，放入真空干燥箱中于75℃干燥，得到PMMA/CNT母粒。其中，MWNTs的量占PMMA/CNT母粒的2~5%。2、将PMMA/CNT母粒与高流动性PMMA熔融共混制备PMMA/CNT复合材料：将PMMA/CNT母粒与PMMA进行干燥处理后，混合，将混合物搅拌均匀加入双螺杆挤出机在190-230℃下进行机械共混，制备PMMA/CNT复合材料。3、将PMMA/CNT复合材料与导电石墨烯微片（GNP）、相容剂苯乙烯马来酸酐共聚物（SMA）、本体法合成的ABS（陶氏MAGNUM213）、乳液法合成的ABS（台湾奇美747）混合均匀后，经双螺杆挤出机在190-230℃下进行熔融共混，制备出碳材料改性的共连续ABS/PMMA共混物，再经料条成型机制造导电改性的3D打印用ABS料条。实施例2制备方法同实施例1，乳液法ABS采用原料为台湾奇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融沉积成型用ABS复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下按重量百分比数计的原料制成：本体法ABS  30~45乳液法ABS   30~45苯乙烯马来酸酐共聚物   2~8石墨烯微片  1~10多壁碳纳米管 0.5~5聚甲基丙烯酸甲酯  20~40 。

【技术特征摘要】
2015.07.14 CN 20151041112431.一种熔融沉积成型用ABS复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如下按重量百分比数计的原料制成：本体法ABS30~45乳液法ABS30~45苯乙烯马来酸酐共聚物2~8石墨烯微片1~10多壁碳纳米管0.5~5聚甲基丙烯酸甲酯20~40；本体法ABS为陶氏MAGNUM213；乳液法ABS为台湾奇美747、台湾奇美757或台湾奇美756。2.根据权利要求1所述的熔融沉积成型用ABS复合材料，其特征在于，所述复合材料为如下按重量百分比数计的原料制成：本体法ABS30~38乳液法ABS30~38苯乙烯马来酸酐共聚物2~6石墨烯微片1~5多壁碳纳米管0.5~3聚甲基丙烯酸甲酯20~35。3.一种权利要求1或2所述的熔融沉积成型用ABS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.多壁碳纳米管的处理：将多壁碳纳米管溶于二甲基酰胺溶液，加入聚偏氟乙烯，超声，离心，取上清液，干燥后，得多壁碳纳米管粉末，备用；S2.将S1步骤中所得多壁碳纳米管粉末加入DMF中，超声，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志丹，邓淑玲，曹琳，张光正，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44