本发明专利技术公开了一种3D打印用的石墨烯复合材料，属于3D打印用材料制备技术领域，所述3D打印用的石墨烯复合材料以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯4.8‑7.6份、废弃塑料23.9‑30.4份、聚乳酸32.8‑38.2份、二聚磷酸钾12.4‑22.7份、丙烯酸酯17.6‑24.5份、特定合成剂8.9‑17.3份、淀粉合成剂4.7‑9.5份。本发明专利技术制成的3D打印用的石墨烯复合材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大，热变形温度和熔融指数高等特点，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有广阔的市场前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种3D打印用的石墨烯复合材料。
技术介绍
3D打印，即快速成型技术的一种，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。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。虽然3D打印技术有着上述的技术优势，但是从其它方面来说，又存在一定的劣势，重点体现在材料方面，可以说是一个非常大的短板，材料功能性跟不上产业发展，大型锻件无法成行，力学性能差等诸多因素，直接制约着整体发展。随着3D打印市场需求量的增大、3D打印材料功能性跟不上产业发展，如何突破提高3D打印材料功能性、降低3D打印成本，提高3D打印材料的力学性能，解决资源再循环利用等情况已经迫在眉睫。石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为\黑金\，是\新材料之王\，科学家甚至预言石墨烯将\彻底改变21世纪\。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。目前塑料3d打印用材料存在着拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度小，热变形温度和熔融指数低等问题，因此，研发一种具有高强度，热传导性好，同时有具有高韧性和熔融指数的3D打印用的石墨烯复合材料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种3D打印用的石墨烯复合材料，以解决现有塑料3d打印用材料存在着拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度小，热变形温度和熔融指数低等问题。本专利技术制成的3D打印用的石墨烯复合材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大，热变形温度和熔融指数高等特点，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有广阔的市场前景。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种3D打印用的石墨烯复合材料，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯4.8-7.6份、废弃塑料23.9-30.4份、聚乳酸32.8-38.2份、二聚磷酸钾12.4-22.7份、丙烯酸酯17.6-24.5份、特定合成剂8.9-17.3份、淀粉合成剂4.7-9.5份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15-22份、发生剂12-18份、偶联剂a10-15份、相容剂12-16份、增塑剂a9-12份、抗氧化剂6-10份、聚凝剂5-9份、终止剂3-5份、稳定剂a2-4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N，N-二甲基乙酰胺8-13份、环氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化剂1-2份、偶联剂b0.2-0.6份、引发剂0.1-0.2份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂b0.1-0.3份、消泡剂0.3-0.8份、增塑剂b0.4-0.9份、增韧剂0.3-0.7份、增粘剂0.3-0.6份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.1-0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的3D打印用的石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h，过筛后得到400-600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、丙烯酸酯、特定合成剂，升温至202-218℃，在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.1-3.2h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117-128℃，在转速为100-200r/min下反应68-82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143-156℃，在转速为300-400r/min下反应145-232min，制得物料B；S43：向步骤S42制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂、稳定剂a混合后降温至108-125℃，在转速为200-300r/min下反应62-135min，制得特定合成剂；S5：将步骤S4制得的改性的石墨烯3D打印二级材料在温度为-90--110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为180-200℃，转速为110-130r/min下，经挤压丝条，制得3D打印用的石墨烯复合材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为18-25Be’，pH值为3.1-3.8的淀粉浆a；S52：向步骤S51制得的淀粉浆a中加入浓度为4％-8％的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42-58℃，搅拌转速为70-100r/min下进行交联接枝反应2.5-3.5h，制得浆料b；S53：向步骤S52制得的浆料b中加入糊化剂，调节pH值为9.1-9.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂b、增韧剂、增粘剂、耐水剂、抗菌剂，然后在温度为55-61℃，搅拌转速为80-120r/min下进行交联反应1.2-1.8h，制得浆料c；S54：将步骤S53制得的浆料c中加入稳定剂b，调节pH值为8.3-8.5，升温至73-77℃，糊化50-55min，糊化结束后降至30-33℃，加入消泡剂，在转速为90-130r/min下搅拌8-12min，制得淀粉合成剂。进一步地，所述所述调节剂为ACR。进一步地，所述发生剂为气溶胶发生剂。进一步地，所述偶联剂a为硅烷偶联剂KH550。进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。进一步地，所述增塑剂a为邻苯二甲酸二环己酯。进一步地，所述抗氧化剂为Ronotec17。进一步地，所述聚凝剂为聚合氯化铝。进一步地，所述终止剂为木焦油。进一步地，所述稳定剂a为稀土稳定剂。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术使用废弃塑料，来源广，价格低，拓宽了3D打印材料原料的选择范围；(2)本专利技术制成的3D打印用的石墨烯复合材料具有拉伸强度、弯曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种3D打印用的石墨烯复合材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯4.8‑7.6份、废弃塑料23.9‑30.4份、聚乳酸32.8‑38.2份、二聚磷酸钾12.4‑22.7份、丙烯酸酯17.6‑24.5份、特定合成剂8.9‑17.3份、淀粉合成剂4.7‑9.5份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15‑22份、发生剂12‑18份、偶联剂a 10‑15份、相容剂12‑16份、增塑剂a 9‑12份、抗氧化剂6‑10份、聚凝剂5‑9份、终止剂3‑5份、稳定剂a 2‑4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80‑130份、戊二酸二甲酯10‑16份、N，N‑二甲基乙酰胺8‑13份、环氧氯丁烷2‑5份、尿素1.5‑3.5份、糊化剂1‑2份、偶联剂b 0.2‑0.6份、引发剂0.1‑0.2份、催化剂0.1‑0.2份、稳定剂b 0.1‑0.3份、消泡剂0.3‑0.8份、增塑剂b 0.4‑0.9份、增韧剂0.3‑0.7份、增粘剂0.3‑0.6份、耐水剂0.2‑0.4份、抗菌剂0.1‑0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的3D打印用的石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为‑90‑‑110℃下将塑料粉碎2‑3h，过筛后得到400‑600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、丙烯酸酯、特定合成剂，升温至202‑218℃，在转速为200‑400r/min下搅拌熔解2.1‑3.2h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117‑128℃，在转速为100‑200r/min下反应68‑82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143‑156℃，在转速为300‑400r/min下反应145‑232min，制得物料B；S43：向步骤S42制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂、稳定剂a混合后降温至108‑125℃，在转速为200‑300r/min下反应62‑135min，制得特定合成剂；S5：将步骤S4制得的改性的石墨烯3D打印二级材料在温度为‑90‑‑110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为180‑200℃，转速为110‑130r/min下，经挤压丝条，制得3D打印用的石墨烯复合材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为18‑25Be’，pH值为3.1‑3.8的淀粉浆a；S52：向步骤S51制得的淀粉浆a中加入浓度为4％‑8％的戊二酸二甲酯、N，N‑二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42‑58℃，搅拌转速为70‑100r/min下进行交联接枝反应2.5‑3.5h，制得浆料b；S53：向步骤S52制得的浆料b中加入糊化剂，调节pH值为9.1‑9.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂b、增韧剂、增粘剂、耐水剂、抗菌剂，然后在温度为55‑61℃，搅拌转速为80‑120r/min下进行交联反应1.2‑1.8h，制得浆料c；S54：将步骤S53制得的浆料c中加入稳定剂b，调节pH值为8.3‑8.5，升温至73‑77℃，糊化50‑55min，糊化结束后降至30‑33℃，加入消泡剂，在转速为90‑130r/min下搅拌8‑12min，制得淀粉合成剂。...
【技术特征摘要】
1.一种3D打印用的石墨烯复合材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯4.8-7.6份、废弃塑料23.9-30.4份、聚乳酸32.8-38.2份、二聚磷酸钾12.4-22.7份、丙烯酸酯17.6-24.5份、特定合成剂8.9-17.3份、淀粉合成剂4.7-9.5份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15-22份、发生剂12-18份、偶联剂a10-15份、相容剂12-16份、增塑剂a9-12份、抗氧化剂6-10份、聚凝剂5-9份、终止剂3-5份、稳定剂a2-4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N，N-二甲基乙酰胺8-13份、环氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化剂1-2份、偶联剂b0.2-0.6份、引发剂0.1-0.2份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂b0.1-0.3份、消泡剂0.3-0.8份、增塑剂b0.4-0.9份、增韧剂0.3-0.7份、增粘剂0.3-0.6份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.1-0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的3D打印用的石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h，过筛后得到400-600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、丙烯酸酯、特定合成剂，升温至202-218℃，在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.1-3.2h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117-128℃，在转速为100-200r/min下反应68-82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至14...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃杨华，
申请(专利权)人：南宁梦幻三体环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45
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