一种低翘曲的3D打印用复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种低翘曲的3D打印用复合材料，其由以下重量份计的原料组成：尼龙50~60份、PHA5~10份、相容剂1~5份、复合无机填料10~20份、偶联剂1~2份、受阻酚抗氧剂0.1~0.5份、亚磷酸酯抗氧剂0.5~1份、其它助剂0.1~0.5份，其中，所述尼龙与PHA的重量比为1：（0.1~0.15），所述复合无机填料由石墨烯/SiO2复合填料和石墨烯/碳酸钙复合填料组成。该低翘曲的3D打印用复合材料，不仅具有极低的收缩性、良好的尺寸稳定性以及良好的粘性，不易起翘；还具有优异的力学性能，进一步拓宽了3D打印的应用范围。

Low warpage 3D printing composite material

The invention discloses a composite material with a low warpage of 3D printing, which consists of the following parts by weight of the composition of raw materials: nylon 50~60, PHA5~10, 1~5, composite compatibilizer 10~20 portions of inorganic filler, coupling agent 1~2, 0.1~0.5, a hindered phenolic antioxidant phosphite antioxidant 0.5~ 1, other additives 0.1~0.5 a, among them, the nylon and PHA weight ratio of 1: (0.1~0.15), the composite inorganic filler by graphene and graphene / /SiO2 composite filler calcium carbonate composite fillers. The composite material with low warpage 3D printing, not only has the shrinkage, good dimensional stability and good low viscosity, easy to warp; also has excellent mechanical properties, further broaden the scope of application of 3D printing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料领域，特别是一种低翘曲的3D打印用复合材料。
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。3D 打印技术包括光固化成型技术、分层实体制造技术、选择性激光烧技术和熔融沉积成型技术。选择性激光烧结工艺是应用最为广泛的3D 打印技术。选择性激光烧结技术具有诸多优点，如粉末选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结零件，因此在现代制造业中受到越来越广泛的重视。但是，选择性激光烧结工艺的最大问题是可供烧结的聚合物材料十分有限，因此，亟需提供一种可应用于选择性激光烧结工艺使用的性能较佳的复合材料。而且，打印过程中，模型粘结于打印机的底板或热床时，由于尼龙结晶发生体积收缩而导致打印制品翘曲变形导致后续的打印出现偏差错误，甚至无法进行打印。
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低翘曲的3D打印用复合材料，不仅具有极低的收缩性、良好的尺寸稳定性以及良好的粘性，不易起翘；还具有优异的力学性能，进一步拓宽了3D 打印的应用范围。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：一种低翘曲的3D打印用复合材料，其由以下重量份计的原料组成：尼龙50~60份、PHA5~10份、相容剂1~5份、复合无机填料10~20份、偶联剂1~2份、受阻酚抗氧剂0.1~0.5份、亚 磷酸酯抗氧剂0.5~1份、其它助剂0.1~0.5份，其中，所述尼龙与PHA的重量比为1：（0.1~0.15），所述复合无机填料由石墨烯/SiO2复合填料和石墨烯/碳酸钙复合填料组成。在本专利技术中，所述石墨烯/SiO2复合填料和石墨烯/碳酸钙复合填料的重量份比为（1~3）：（1~2）。在本专利技术中，所述尼龙与PHA的重量比为1：0.12。在本专利技术中，一种低翘曲的3D打印用复合材料，其由以下重量份计的原料组成：尼龙52份、PHA6.24份、相容剂2份、复合无机填料12份、偶联剂1、受阻酚抗氧剂0.1份、亚 磷酸酯抗氧剂0.5份、其它助剂0.5份；其中，所述复合无机填料按重量比3：2由石墨烯/ SiO2复合填料与石墨烯/碳酸钙复合填料组成。在本专利技术中，一种低翘曲的3D打印用复合材料，其由以下重量份计的原料组成：尼龙60份、PHA7.2份、相容剂2份、复合无机填料12份、偶联剂1、受阻酚抗氧剂0.1份、亚 磷酸酯抗氧剂0.5份、其它助剂0.5份；其中，所述复合无机填料按重量比3：2由石墨烯/ SiO2复合填料与石墨烯/碳酸钙复合填料组成。在本专利技术中，所述石墨烯/SiO2复合填料制备方法如下：将石墨烯700KW超声震动和1300r/min离心速度搅拌下分散于乙醇中；之后加入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。在本专利技术中，所述石墨烯/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1500r/min离心速度搅拌下分散300min后制得碳酸钙分散液；在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加碳酸钙分散液，超声60min，然后抽滤、烘干，制得石墨烯/碳酸钙复合填料。在本专利技术中，所述石墨烯/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1500r/min离心速度搅拌下分散300min后制得碳酸钙分散液；在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加碳酸钙分散液，超声60min，然后抽滤、烘干，制得石墨烯/碳酸钙复合填料。所述其它助剂为分散剂、成核剂、润滑剂中的一种或几种组合。所述尼龙采用了日本宇部兴产株式会社的PA12产品，型号为9048T1，熔点为146℃；偶联剂采用了南京优普化工有限公司的硅烷偶联剂产品，型号为KH560；受阻酚抗氧剂采用了德国汽巴公司的Irganox 245产品，熔点为76～79℃；亚磷酸酯抗氧剂采用了德国汽巴公司的Irgafos 168产品，亚磷酸酯抗氧剂与受阻酚抗氧剂的使用配比为 1:2；成核剂采用了布吕格曼化学公司的 BRUGGOLEN P22产品，为纳米级有机和无机成分的粉末混合物。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，既实现较佳的3D打印制品的力学性能，同时复合材料的尺寸稳定性、抗翘曲性、均得到了大幅度提高，粘结性优良，粉末形状比较规则，粒径分布均匀，可进行选择性激光烧结成型或有效避免成型制品翘曲变形，满足了工业应用对制品精度及强度的要求。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1500r/min离心速度搅拌下分散300min后制得碳酸钙分散液；在100kW超声下往石墨烯分散液中缓慢滴加碳酸钙分散液，超声60min，然后抽滤、烘干，制得石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低翘曲的3D打印用复合材料，其由以下重量份计的原料组成：尼龙50~60份、PHA5~10份、相容剂1~5份、复合无机填料10~20份、偶联剂1~2份、受阻酚抗氧剂0.1~0.5份、亚 磷酸酯抗氧剂0.5~1份、其它助剂0.1~0.5份，其中，所述尼龙与PHA的重量比为1：（0.1~0.15），所述复合无机填料由石墨烯/SiO2复合填料和石墨烯/碳酸钙复合填料组成。

【技术特征摘要】
1.一种低翘曲的3D打印用复合材料，其由以下重量份计的原料组成：尼龙50~60份、PHA5~10份、相容剂1~5份、复合无机填料10~20份、偶联剂1~2份、受阻酚抗氧剂0.1~0.5份、亚 磷酸酯抗氧剂0.5~1份、其它助剂0.1~0.5份，其中，所述尼龙与PHA的重量比为1：（0.1~0.15），所述复合无机填料由石墨烯/SiO2复合填料和石墨烯/碳酸钙复合填料组成。2.根据权利要求1所述的低翘曲的3D打印用复合材料，其特征在于，所述石墨烯/SiO2复合填料和石墨烯/碳酸钙复合填料的重量份比为（1~3）：（1~2）。3.根据权利要求1所述的低翘曲的3D打印用复合材料，其特征在于，所述尼龙与PHA的重量比为1：0.12。4.根据权利要求1所述的低翘曲的3D打印用复合材料，其特征在于，其由以下重量份计的原料组成：尼龙52份、PHA6.24份、相容剂2份、复合无机填料12份、偶联剂1、受阻酚抗氧剂0.1份、亚 磷酸酯抗氧剂0.5份、其它助剂0.5份；其中，所述复合无机填料按重量比3：2由石墨烯/ SiO2复合填料与石墨烯/碳酸钙复合填料组成。5.根据权利要求1所述的低翘曲的3D打印用复合材料，其特征在于，其由以下重量份计的原料组成：尼龙60份、PHA7.2份、相容剂2份、复合无机填料12份、偶联...

【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