一种导电3D打印耗材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电3D打印耗材的制备方法。以多壁碳纳米管作为导电剂，通过把粉碎后的SAN塑胶粉末、ABS高胶粉和多壁碳纳米管均匀混合，在降低导电3D打印耗材所需多壁碳纳米管用量的前提下，提高导电3D打印耗材的导电性，防止树脂变脆，同时降低材料成本，然后通过单螺杆或者双螺杆挤出机制备出不同直径的导电3D打印耗材。本发明专利技术方法制备工艺简单，生产成本低，便于推广和应用，且所制得的导电3D打印耗材稳定性好，主要适用于热熔性3D打印，打印使用温度在180~250℃。

Method for preparing conductive 3D printing consumables

The invention discloses a method for preparing conductive 3D printing consumables. With multi walled carbon nanotubes as conductive agent, the SAN powder, ABS powder and high multi walled carbon nanotubes after crushing mixing in the premise to reduce the conductive 3D printing supplies required for multi walled carbon nanotubes dosage, improve the conductivity of 3D printing supplies, to prevent resin brittle, while reducing material cost then, through a single screw or twin screw extruder by conducting 3D printing supplies of different diameters. The preparation method of the invention has the advantages of simple process, low production cost, easy popularization and application, and the stability of 3D conductive printing supplies good, mainly suitable for hot melt 3D printing, printing using temperature at 180~250 deg..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于3D打印
，特别涉及一种利用ABS高胶粉、SAN塑胶和多壁碳纳米管混合制备导电3D打印耗材的方法。
技术介绍
与传统材料加工方法不同，增材制造主要基于三维CAD模型数据，通过增加材料、逐层制造方式，直接制造出与相应数学模型完全一致的三维物理实体，俗称“三维打印”或者“3D打印”。由于可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段，3D打印在电子产品、汽车、航天航空、医疗、军工、地理信息及艺术设计等领域被广泛应用，可制造传统方法难加工（如自由曲面叶片、复杂内流道等）、甚至是无法加工（如内部镂空结构)的零部件等。但是，3D打印技术要进一步扩展其产业应用空间仍面临着诸多挑战，除了打印成本、精度、速度和效率以及产业环境等方面的问题外，打印材料方面的问题被认为是其进一步普及应用的瓶颈。3D打印的材料成型方法一般包括粘结剂喷射成型、光敏聚合物固化成型、材料挤出成型（又称熔融沉积制造，FDM）、激光粉末烧结成型、定向能沉积成型等。FDM是3D打印消费市场最常用的打印方法，其设备结构简单，价格低廉，是最为常见的3D打印设备。常用的3D打印成型材料多采用化学聚合物，包括ABS、PLA、PC、PVA、尼龙等。由于化学聚合物的物理特性所限，塑料3D打印件常常无法直接作为机械零件或者功能性器件。纳米复合技术能够有效地提高3D打印材料的性能，不仅能够有效地提高塑料的力学性能、热稳定性和阻燃安全性能，同时还能赋予其一定的功能性，如导热、防渗、防静电、导电、电磁屏蔽、电磁波吸收等。添加纳米导电材料，如超细碳粉、纳米金属粉、碳纳米管及石墨烯等，可以显著改变热塑性树脂的导电性，同时可以保证3D打印品质量不受影响。美国3D打印技术公司Graphene3DLab报道了一种石墨烯/PLA导电耗材，其体积电阻率为1cm，直径1.75mm。又如，美国的Functionalize公司制造了一种碳纳米管/PLA导电耗材，其体积电阻率为0.75Ω·cm，直径有1.75mm和3mm两种。AmericaInstrument公司也提供一种导电ABS耗材，直径分为1.75mm和3mm两种。比较可知，具有大长径比的碳纳米管比二维片状的石墨烯对PLA导电性改善的效果更好。国内目前尚未见导电耗材产品。但是，制备导电打印耗材所需纳米导电剂的添加量往往较大，会使材料变脆，延展性变差。此外，纳米导电材料本身价格较高，因此也增加了打印耗材的制造成本。目前，尚未见文献报道能够兼顾复合材料导电特性和力学性能的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用ABS高胶粉、SAN塑胶和多壁碳纳米管混合制备导电3D打印耗材的方法。本专利技术思路：以多壁碳纳米管作为导电剂，通过把粉碎后的SAN塑胶粉末、ABS高胶粉和多壁碳纳米管均匀混合，在降低导电3D打印耗材所需多壁碳纳米管用量的前提下，提高导电3D打印耗材的导电性，防止树脂变脆，同时降低材料成本，然后通过单螺杆或者双螺杆挤出机制备出不同直径的导电3D打印耗材，使3D打印耗材兼具导电性和良好的力学性能。具体步骤为：(1)按照以下重量配比称取原料，多壁碳纳米管3~14%，ABS高胶粉23~28%，SAN塑胶62~77%，抗氧剂10100.3~0.8%，ABS内部润滑剂0.8~1.0%，ABS外部润滑剂0.3~0.8%，所有原料重量配比之和为100%。(2)将步骤(1)称取的SAN塑胶颗粒放入塑胶粉碎机中粉碎3~10min，得到40~200目的SAN塑胶粉末。(3)将步骤(2)制得的SAN塑胶粉末与步骤(1)称取的其余原料混合并用密炼机在30~100℃混炼60~120min，然后置入60~80℃的恒温干燥箱干燥2~6h，制得复合物料。(4)将步骤(3)制得的复合物料用双螺杆挤出机造粒，制得复合导电粒料。(5)使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机对步骤(4)制得的复合导电粒料再次进行挤出并冷却至室温，即制得含有多壁碳纳米管的导电3D打印耗材。所述挤出机的加热温度、速度、进/出料口压力均根据原料成分进行设置。本专利技术制得的含有多壁碳纳米管的导电3D打印耗材由缠绕机收集，通过调整牵引力和牵引速度将导电3D打印耗材的直径控制在1.75mm或3.0mm。本专利技术方法制备工艺简单，生产成本低，便于推广和应用，且所制得的导电3D打印耗材稳定性好，主要适用于热熔性3D打印，打印使用温度在180~250℃。具体实施方式实施例：(1)按照以下重量称取原料，多壁碳纳米管50g，ABS高胶粉125g，SAN塑胶400g，抗氧剂10104g，ABS内部润滑剂3g，ABS外部润滑剂3g。(2)将步骤(1)称取的SAN塑胶颗粒放入塑胶粉碎机中粉碎5min，用40目筛子进行筛取，得到SAN塑胶粉末375g。(3)将步骤(2)制得的SAN塑胶粉末与步骤(1)称取的其余原料混合并用密炼机在80℃混炼60min，然后置入80℃的恒温干燥箱干燥6h，制得复合物料。(4)将步骤(3)制得的复合物料用双螺杆挤出机造粒，制得复合导电粒料。(5)使用双螺杆挤出机对步骤(4)制得的复合导电粒料再次进行挤出并冷却至室温，设置双螺杆挤出机的入口段加热温度为190℃，出口处加热温度为225℃，双螺杆速度为20r/min，进料口压力为40~60MPa，出料口压力为20~55MPa，即制得含有多壁碳纳米管的导电3D打印耗材。本实施例制得的含有多壁碳纳米管的导电3D打印耗材由缠绕机收集，通过调整牵引力和牵引速度将导电3D打印耗材的直径控制在1.75mm。将本实施例制得的含有多壁碳纳米管的导电3D打印耗材采用四电极法进行测量，其电阻率为2.05Ω·cm，且仍保持较好柔韧性，力学性能较原料ABS挤出丝无明显变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电3D打印耗材的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)按照以下重量配比称取原料，多壁碳纳米管3~14%，ABS高胶粉23~28%，SAN塑胶62~77%，抗氧剂1010 0.3~0.8%，ABS内部润滑剂0.8~1.0%，ABS外部润滑剂0.3~0.8%，所有原料重量配比之和为100%；(2)将步骤(1)称取的SAN塑胶颗粒放入塑胶粉碎机中粉碎3~10min，得到40~200目的SAN塑胶粉末；(3)将步骤(2)制得的SAN塑胶粉末与步骤(1)称取的其余原料混合并用密炼机在30~100℃混炼60~120min，然后置入60~80℃的恒温干燥箱干燥2~6h，制得复合物料；(4)将步骤(3)制得的复合物料用双螺杆挤出机造粒，制得复合导电粒料；(5)使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机对步骤(4)制得的复合导电粒料再次进行挤出并冷却至室温，即制得含有多壁碳纳米管的导电3D打印耗材；所述挤出机的加热温度、速度、进/出料口压力均根据原料成分进行设置。

【技术特征摘要】
1.一种导电3D打印耗材的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)按照以下重量配比称取原料，多壁碳纳米管3~14%，ABS高胶粉23~28%，SAN塑胶62~77%，抗氧剂10100.3~0.8%，ABS内部润滑剂0.8~1.0%，ABS外部润滑剂0.3~0.8%，所有原料重量配比之和为100%；(2)将步骤(1)称取的SAN塑胶颗粒放入塑胶粉碎机中粉碎3~10min，得到40~200目的SAN塑胶粉末；(3)将步骤(2)制得的SAN塑胶粉末与步骤(1)称取的其余原料混合并用密炼机在30~100℃混炼60~120min，然后置入60~80...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鲲，诸葛祥群，郭珺，罗志虹，赵玉振，杨超，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45