一种用于3D打印的导电PBS复合线材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于3D打印材料领域，具体涉及一种用于3D打印的导电PBS复合线材及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：将PBS、扩链剂、催化剂、成核剂和导电填料按照重量百分比调配、混合；将混合后的原料挤出造粒，然后挤出，制得用于3D打印的导电PBS复合线材。本发明专利技术制备的用于3D打印的导电PBS复合线材不仅韧性好且可加工性强，易于成型线材制品，而且绿色环保，可以用于包装、医疗、抗静电和电磁屏蔽领域。

Conductive PBS composite wire for 3D printing and preparation method and application thereof

The invention belongs to the field of 3D printing materials, in particular relates to a conductive PBS composite wire rod for 3D printing, a preparation method and application thereof. The preparation method comprises the following steps: PBS, chain extender, catalyst, nucleating agent and conductive filler according to the weight percentage, blending and mixing; mixing the raw material after extrusion granulation and extrusion, prepared for conductive PBS composite wire 3D printing. The preparation for 3D printing of conductive PBS composite wire is not only good toughness and workability, easy molding and wire products, green environmental protection, can be used for packaging, medical, antistatic and electromagnetic shielding.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于3D打印材料领域，具体涉及一种用于3D打印的导电PBS复合线材及其制备方法和应用。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造技术，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种成型技术具有成型精度高、可成型任意复杂结构器件、原材料利用率高等优点，已在舰艇、航空航天、医疗等要求较高的领域得到应用。3D打印技术颠覆了传统制造工业的方式和原理，3D打印材料成为限制3D打印发展的主要瓶颈，也是3D打印突破创新的关键点和难点所在。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，是一种具有生物可降解特性的脂肪族聚合物。对比别的生物可降解高分子材料，PBS虽然研究时间尚短，但因其原料来源绿色环保、可持续，且具有良好的成型加工性能和优异的生物降解性，因此日益引起人们的关注。PBS的机械性能介于聚乙烯和聚丙烯之间，而且热稳定好，它的热变形温度和使用温度可以在100℃以上，因此PBS可广泛应用于包装领域、一次性器具领域、农用领域以及医用领域。但是PBS相对分子质量低、熔融指数高、力学性能差，导致其应用受到一定的限制；另一方面，PBS结晶速率慢，致使其性能降低。因此，对PBS进行改性势在必行。为了赋予PBS导电性能，使其用于抗静电和电子屏蔽领域，扩大导电塑料的种类，同时也为了研发一种新的3D打印材料，有必要研发一种导电的PBS复合线材。
技术实现思路
为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法。本专利技术可得到具有不同电阻率、且线材质量和尺寸稳定的PBS复合线材。本专利技术的另一目的在于提供上述用于3D打印的导电PBS复合线材的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法，包括以下步骤：(1)将挤出级PBS于50-85℃干燥6-48h；(2)按照重量百分比配方，称取干燥后的PBS、扩链剂、催化剂、成核剂和导电填料，充分搅拌混合；(3)将步骤(2)混合后的原料置于双螺杆挤出机加料口，挤出加工成线材，然后通过切粒机将挤出的线材切割成复合颗粒；(4)将步骤(3)切割的复合颗粒于50-85℃干燥6-48h；(5)将步骤(4)干燥后的复合颗粒置于双螺杆挤出机加料口，挤出加工成直径为1.75±0.05mm的线材，制得所述用于3D打印的导电PBS复合线材。步骤(2)中所述的扩链剂包括六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、己二酰氯、异佛尔酮二异氰酸酯或二噁唑啉中的一种或几种，其加入量为PBS质量的0.4-0.8％。步骤(2)中所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或对甲苯磺酸中的一种，其加入量为PBS质量的0-0.3％。步骤(2)中所述的成核剂为高分子或无机填料，包括邻甲酸甲酯苯磺酰氯、有机黏土、水滑石纳米粒子、改性碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱土或高岭土中的一种或几种，其加入量为PBS质量的2-20％。所述改性碳酸钙优选为硅烷偶联剂改性的碳酸钙纳米粒子或钛酸酯改性的碳酸钙纳米粒子。步骤(2)中所述的导电填料包括镍纤维、铜粉、铜合金纤维、碳纤维、碳纳米管、银粉或炭黑粉末等其中的一种或几种，其加入量为PBS质量的2-15％。所述炭黑粉末优选为导电炭黑。步骤(2)中所述的搅拌速度为50-300rpm，搅拌时间为5-25min。步骤(3)和步骤(5)中所述的双螺杆挤出机的挤出温度为70-170℃，转速为15-50rpm，且步骤(3)中通过切粒机得到的复合颗粒的长度为3-10mm。本专利技术还提供了一种由上述制备方法制得的3D打印用导电PBS复合线材，制得的线材可用于包装、医疗、抗静电或电磁屏蔽领域。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术制备的复合线材以PBS作为基材，不仅韧性好且可加工性强，易于成型线材制品，而且绿色环保。(2)与现有技术相比，本专利技术原料简单，本专利技术的复合材料赋予PBS导电的性能，使其应用于抗静电和电磁屏蔽领域。另外PBS的生物相容性和生物降解性使其作为材料骨架的导电体载体成为可能。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术所述的电阻率测试方法是采用EST121型数字超高电阻、微电流测量仪。实施例1：(1)将安庆和兴化工生产的PBS置于60℃鼓风干燥箱中干燥24h；(2)按照重量百分比配方，称取一定量干燥后的PBS、PBS质量0.4％的六亚甲基二异氰酸酯、PBS质量0.3％的二月桂酸二丁基锡、PBS质量5％的钛酸酯改性的碳酸钙纳米粒子、PBS质量2％的银粉和PBS质量3％的导电炭黑，在150rpm下搅拌混合10min。(3)将步骤(2)混合后的原料置于双螺杆挤出机加料口，经130-150℃的高温加热，经转速为20-25rpm的螺杆挤出加工成线材，通过切粒机经过二次造粒，将挤出的线材切割成5-10mm的复合颗粒；(4)将步骤(3)切割的复合颗粒置于50℃鼓风干燥箱中干燥48h；(5)将步骤(4)干燥后的复合颗粒置于双螺杆挤出机加料口，经130-150℃的高温加热，经转速为15-25rpm的螺杆挤出加工成线材，挤出加工成直径为1.75±0.05mm的线材，制得所述用于3D打印的导电PBS复合线材，其电阻率见表1。实施例2：(1)将日本昭和生产的PBS置于50℃鼓风干燥箱中干燥48h；(2)按照重量百分比配方，称取一定量干燥后的PBS、PBS质量0.8％的甲苯二异氰酸酯、PBS质量2％的邻甲酸甲酯苯磺酰氯、PBS质量5％的铜粉和PBS质量3％的碳纤维，在120rpm下搅拌混合15min。(3)将步骤(2)混合后的原料置于双螺杆挤出机加料口，经120-140℃的高温加热，经转速为27-35rpm的螺杆挤出加工成线材，通过切粒机将挤出的线材切割成5-10mm的复合颗粒；(4)将步骤(3)切割的复合颗粒置于60℃鼓风干燥箱中干燥48h；(5)将步骤(4)干燥后的复合颗粒置于双螺杆挤出机加料口，经120-140℃的高温加热，经转速为27-35rpm的螺杆挤出加工成线材，挤出加工成直径为1.75±0.05mm的线材，制得所述用于3D打印的导电PBS复合线材，其电阻率见表1。实施例3：(1)将安庆和兴化工生产的PBS置于55℃鼓风干燥箱中干燥32h；(2)按照重量百分比配方，称取一定量干燥后的PBS、PBS质量0.4％的六亚甲基二异氰酸酯、PBS质量20％的硅烷偶联剂改性的碳酸钙纳米粒子、PBS质量2％的碳纳米管，在150rpm下搅拌混合20min。(3)将步骤(2)混合后的原料置于双螺杆挤出机加料口，经130-150℃的高温加热，经转速为20-25rpm的螺杆挤出加工成线材，通过切粒机经过二次造粒，将挤出的线材切割成5-10mm的复合颗粒；(4)将步骤(3)切割的复合颗粒置于50℃鼓风干燥箱中干燥48h；(5)将步骤(4)干燥后的复合颗粒置于双螺杆挤出机加料口，经130-150℃的高温加热，经转速为15-25rpm的螺杆挤出加工成线材，挤出加工成直径为1.75±0.05mm的线材，制得所述用于3D打印的导电PBS复合线材，其电阻率见表1。实施例4：(1)将安庆和兴化工生产的PBS置于55℃鼓风干燥箱中干燥48h；(2)按照重量百分比配方，称取一定量干燥后的PBS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将挤出级PBS于50‑85℃干燥6‑48h；(2)按照重量百分比配方，称取干燥后的PBS、扩链剂、催化剂、成核剂和导电填料，充分搅拌混合；(3)将步骤(2)混合后的原料置于双螺杆挤出机加料口，挤出加工成线材，然后通过切粒机将挤出的线材切割成复合颗粒；(4)将步骤(3)切割的复合颗粒于50‑85℃干燥6‑48h；(5)将步骤(4)干燥后的复合颗粒置于双螺杆挤出机加料口，挤出加工成直径为1.75±0.05mm的线材，制得所述用于3D打印的导电PBS复合线材。

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将挤出级PBS于50-85℃干燥6-48h；(2)按照重量百分比配方，称取干燥后的PBS、扩链剂、催化剂、成核剂和导电填料，充分搅拌混合；(3)将步骤(2)混合后的原料置于双螺杆挤出机加料口，挤出加工成线材，然后通过切粒机将挤出的线材切割成复合颗粒；(4)将步骤(3)切割的复合颗粒于50-85℃干燥6-48h；(5)将步骤(4)干燥后的复合颗粒置于双螺杆挤出机加料口，挤出加工成直径为1.75±0.05mm的线材，制得所述用于3D打印的导电PBS复合线材。2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的扩链剂包括六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、己二酰氯、异佛尔酮二异氰酸酯或二噁唑啉中的一种或几种，其加入量为PBS质量的0.4-0.8％。3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或对甲苯磺酸中的一种，其加入量为PBS质量的0-0.3％。4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的导电PBS复合线材的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑华德，马艺娟，张明，
申请(专利权)人：华南协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44