基于氧化石墨烯的3D打印材料和3D打印产品以及它们的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于氧化石墨烯的3D打印材料和3D打印产品以及它们的制备方法。其中基于氧化石墨烯的3D打印材料的主要成分为氧化石墨烯、苯胺和水。本发明专利技术利用氧化石墨烯和苯胺之间具有静电引力，氢键以及π‑π相互作用的特点，将氧化石墨烯和苯胺相互结合在一起制备3D打印材料，不但扩展了3D打印材料的原料范围，而且所制备3D打印材料还具有粘度适宜、无需加热在常温下即可成型的优势，使其能够适用于3D打印要求，并能够简化相应的3D打印流程和装置结构以降低3D打印成本，进而适用于3D打印产品的大规模量产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印领域，具体地，涉及一种基于氧化石墨烯的3D打印材料和3D打印产品以及它们的制备方法。
技术介绍
3D打印被誉为颠覆传统制造业的又一次工业革命，其主要是一种运用打印材料可以挤出且快速成型的特点且以计算机作为数控的加工技术，3D打印技术有着非常广阔的应用前景。现有的3D打印材料通常为热塑性材料或合金材料，其在常温下粘度很低、成型性很差，所以目前的3D打印材料在打印过程中，通常需要将材料在高温熔融后，按照预设程序被挤出或者平铺，最后凝固成型。而正是鉴于现有的3D打印材料的这种现状，使得与3D打印材料相匹配的打印装置的结构也相对复杂，进而造成了3D打印产品成本的大幅提高，限制了3D打印技术的应用。因此，亟待开发一种在常温下成型性较好的3D打印材料，以简化3D打印流程和相应的装置结构，进而降低3D打印产品的成本。石墨烯是由碳原子经过sp2杂化形成的二维平面结构的化合物。由于具有二维共轭结构，使得其具有优越的导电性能、导热性能以及稳定性能，是一种应用前景很好的材料。近些年，石墨烯备受人们的关注并得到广泛的研究，基于石墨烯的应用也层出不穷。氧化石墨烯是通过对石墨粉强氧化后在石墨烯的表面及边缘处引入多种含氧基团的碳纳米材料。氧化石墨烯是石墨烯重要的衍生物之一，是化学法制备石墨烯最为重要的前驱体。并且，由于氧化石墨烯中含有多种含氧官能团，可以进行多种功能化修饰，因而被认为是最具前景的碳纳米材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对于目前3D打印材料可成型性差的问题，提供了一种基于氧化石墨烯的3D打印材料和3D打印产品以及它们的制备方法，以改善3D打印材料的常温成型性，简化3D打印的工艺流程和相应的装置结构。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供一种基于氧化石墨烯的3D打印材料，该3D打印材料的主要成分为氧化石墨烯、苯胺和水。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种基于氧化石墨烯的3D打印材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、配制氧化石墨烯水溶液；S2、将所述氧化石墨烯水溶液与苯胺混合，搅拌处理以形成沉淀物。根据本专利技术的第三个方面，提供了一种由本专利技术上述方法制备得到的3D打印材料。根据本专利技术的第四个方面，提供了一种3D打印产品，该3D打印产品的主要成分为还原氧化石墨烯，且所述还原氧化石墨烯中的碳氧比为8-12。根据本专利技术的第五个方面，提供了一种3D打印产品的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、在常温下将本专利技术所述的3D打印材料加工成型，得到产品坯体；S2、在还原处理条件下，将所述产品坯体与氢碘酸水溶液进行接触反应，得到所述3D打印产品。应用本专利技术上述技术方案，利用氧化石墨烯和苯胺之间具有静电引力，氢键以及π-π相互作用的特点，将氧化石墨烯和苯胺相互结合在一起制备的3D打印材料，不但扩展了3D打印材料的原料范围，而且所制备3D打印材料还具有粘度适宜、无需加热在常温下即可成型的优势，使其能够适用于3D打印要求，并能够简化相应的3D打印流程和装置结构以降低3D打印成本，进而适用于3D打印产品的大规模量产。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例1中方法制备3D打印材料过程中同位素瓶中混合物产品随时间的变化图；图2示出了根据本专利技术实施例1中所制备的3D打印材料的产品外观形貌图；图3示出了根据本专利技术实施例1中所制备的3D打印材料的横截面外观形貌图；图4示出了根据本专利技术实施例1中所制备的3D打印材料在经冻干处理后的扫描电子显微镜图(SEM图)；图5示出了根据本专利技术实施例4中所制备的3D打印材料的外观形貌图；图6示出了根据本专利技术实施例1-3中方法所制备的3D打印材料的粘度变化图；图7示出了根据本专利技术实施例1-3中方法所制备的3D打印材料的储存模量和损失模量变化图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中提供了一种基于氧化石墨烯的3D打印材料，该3D打印材料的主要成分为氧化石墨烯、苯胺和水。本专利技术利用氧化石墨烯和苯胺之间具有静电引力，氢键以及π-π相互作用的特点，将氧化石墨烯和苯胺相互结合在一起制备的3D打印材料，不但扩展了3D打印材料的原料范围，而且所制备3D打印材料还具有粘度适宜、无需加热在常温下即可成型的优势，使其能够适用于3D打印要求，并能够简化相应的3D打印流程和装置结构以降低3D打印成本，进而适用于3D打印产品的大规模量产。根据本专利技术的3D打印材料，优选情况下，所述3D打印材料在剪切速率为0.1S-1条件下的25℃粘度为5000-40000Pa.s，优选为8000-35000Pa.s，更优选为10000-25000Pa.s，通过控制所述3D打印材料的粘度，更有利于控制该3D打印材料的流动性和成型性能。在本专利技术中流变性能(粘度)是采用商购自德国安东帕公司的MCR301高级旋转流变仪测试获得，其中测试条件包括温度为25℃，锥板为cp25-2，剪切速率为0.1S-1。根据本专利技术的3D打印材料，其中对于氧化石墨烯和苯胺的含量并没有特殊要求，只要能够使得所述3D打印材料具有一定的可塑性即可。在本专利技术中优选在该3D打印材料中，基于100mg的氧化石墨烯，所述苯胺的含量为1.25-5g，优选为1.25-3.75g，更优选为1.25-2.5g。根据本专利技术的氧化石墨烯复合物，优选情况下，以所述氧化石墨烯复合物100重量％为基准，水的含量为10-35wt％。根据本专利技术的3D打印材料，以氧化石墨烯、苯胺和水为主要成分，其中还可以含有其他功能性填料。在优选情况下，以所述3D打印材料100重量％为基准，所述主要成分的含量为80-95重量％。其中对于其他功能性填料的种类及用量并没有特殊要求，其可以根据制备过程或者应用过程中的需求进行合理添加，只要保证该3D打印材料的粘度以及主要成分的含量在上述范围即可，此处对于该功能性填料的具体种类和用量不进行赘述。同时，在本专利技术中还提供了一种基于氧化石墨烯的3D打印材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1、配制氧化石墨烯水溶液；S2、将所述氧化石墨烯水溶液与苯胺混合，搅拌处理以形成沉淀物。本专利技术利用氧化石墨烯表面及边缘由于引入了大量的极性基团，使其可以均匀分散在水或其他有机溶剂特点，先配制氧化石墨烯溶液，再利用苯胺与氧化石墨烯之间具有静电引力，氢键以及π-π相互作用的特点，使得苯胺与氧化石墨烯相结合，形成沉淀物，进而获得所需的3D打印材料。该方法工艺步骤简单、易于操作，适用于大规模生产。根据本专利技术上述制备方法，优选情况下，在步骤S1中配制氧化石墨烯浓度为6-10mg/mL的氧化石墨烯水溶液。将氧化石墨烯的浓度控制在前述范围内，有利于促进氧化石墨烯与苯胺的结合，使得产品具有较好的成型性。如果氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的含量过少可能会因为溶液的流动性较好而使得产品不易成型，如果氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的含量过多可能会因为苯胺分散不均匀而使得产品力学性能变差。根据本专利技术上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氧化石墨烯的3D打印材料，其特征在于，所述3D打印材料的主要成分为氧化石墨烯、苯胺和水。

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化石墨烯的3D打印材料，其特征在于，所述3D打印材料的主要成分为氧化石墨烯、苯胺和水。2.根据权利要求1所述的3D打印材料，其中，所述3D打印材料在剪切速率为0.1S-1条件下的25℃粘度为5000-40000Pa.s，优选为10000-25000Pa.s。3.根据权利要求1所述的3D打印材料，其中，基于100mg的氧化石墨烯，所述苯胺的含量为1.25-5g，优选为1.25-3.75g，更优选为1.25-2.5g。4.一种基于氧化石墨烯的3D打印材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1、配制氧化石墨烯水溶液；S2、将所述氧化石墨烯水溶液与苯胺混合，搅拌处理以形成沉淀物。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述S1中配制氧化石墨烯浓度为6-10mg/mL的氧化石墨烯水溶液。6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述S1包括：S11、采用氧化剥离石墨法制备得到氧化石墨烯水溶液；S12、将所述氧化石墨烯水溶液的浓度调配至6-10mg/mL。7.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述S2中基于100mg的氧化石墨烯，所述苯胺的添加量为1.25-5g，优选为1.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜越，王忠辉，
申请(专利权)人：北京旭碳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11