一种含石墨烯的打印用耗材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含石墨烯的打印用耗材及其制备方法，所述打印用耗材以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆130份、高岭土32份、聚乳酸70份、三聚磷酸钾30份、石墨烯1.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵8份、三乙醇胺皂0.7份、复合剂Ⅰ6.5份、复合剂Ⅱ5份，所述打印用耗材是经过制备香蕉秆粉末、改性高岭土、活化石墨烯能量粉末、3D打印初级材料、混合、挤压成条等步骤制成的。本发明专利技术的含石墨烯的打印用耗材具有高拉伸强度和断裂伸长率，可应用于3d打印中。

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨烯的打印用耗材及其制备方法
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种含石墨烯的打印用耗材及其制备方法。
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，运用粉末状金属或香蕉秆等可粘合材料，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，材料品种贫乏，价格昂贵，直接制约着整体发展。从技术角度而言，3D打印不是一项高深艰难的技术，它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司，它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经实现。但是，这些材料种类与日常使用材料相比，还相差甚远，不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，昂贵的要四万元左右。中国近二十年来由于煤、电、天然气的普及、各种工业制品的丰富，农村对香蕉秆的需求减少，香蕉秆的处理成为了一个严重的社会问题，很多地方农民仍然直接在地里燃烧香蕉秆，引发空气污染、火灾、飞机无法正常起降等后果。香蕉秆3D打印材料不仅生产成本低，还减少二氧化碳的排放量。对香蕉秆回收，解决农作物资源的浪费，将其转化为3D打印材料，扩大香蕉秆的应用范围，提高香蕉秆的附加值，具有重要的意义。粘土作为人类应用最早的无机材料之一，具有存量丰富、成本低廉的优点，至今依然是人们生活中应用最多的无机材料，粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制，房屋修建、铺设道路等，还能用于工业，如高分子材料中的填料、废水的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展，各种材料被应用于3D打印，传统材料的使用方法也发生了改变，3D打印技术的出现，同样为粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候，人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末，然后通过直接或间接的方法得到陶瓷产品，但陶瓷粉末的制备方法复杂且成本高昂，严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯体，然后烧结得到陶瓷，但由于方法、技术的缺陷，成型的陶瓷胚体具有结构简单，尺寸精度差等缺点，严重限制了粘土及其制品在生活中的应用，如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷，完全可以完善并解决上述的缺陷，因此，将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型，高塑性的粘土力学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型，而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差，不利于成型过程中的粘结和挤出，因而，需要对粘土进行改性处理，得到适合用于3D打印技术的粘土材料，是粘土能用于3D打印技术的前提条件。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。
技术实现思路
本专利技术提供一种含石墨烯的打印用耗材及其制备方法，以解决现有香蕉秆资源浪费等问题。本专利技术可充分回收利用香蕉秆和高岭土，扩大了香蕉秆和高岭土的应用范围，提高了香蕉秆和高岭土的附加值。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种含石墨烯的打印用耗材，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆130份、高岭土32份、聚乳酸70份、三聚磷酸钾30份、石墨烯1.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵8份、三乙醇胺皂0.7份、复合剂Ⅰ6.5份、复合剂Ⅱ5份；所述复合剂Ⅰ以重量份为单位，包括以下原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯2.5份、改性聚丙烯酸酯5.4份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯3.2份、抗氧剂10763份、聚合氯化铝5.3份、ACR发泡调节剂4份、气溶胶发生剂3份、偶联剂kh-5504.5份；所述复合剂Ⅱ以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉165份、亚磷酸二甲酯20份、N-乙基-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己甲酰胺8份、环氧溴丙烷9份、碳酰二胺2.5份、氢氧化钾2.5份、铝钛复合偶联剂0.8份、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2份、五氧化二钒0.4份、硬脂酸锉0.5份、聚二甲基硅氧烷0.6份、邻苯二甲酸二丁酯1份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物0.9份、改性松香树脂0.7份、硼酸0.6份、磷酸二氢铵0.3份。本专利技术还提供一种含石墨烯的打印用耗材的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的香蕉秆粉碎，过300目筛子，制得粉末，所述粉末在103℃下干燥2.8h，控制水分含量在0.9％，制得香蕉秆粉末；S2：取pH为10.8，含水量为2.8％的高岭土粉碎过300目筛子，制得高岭土粉，接着采用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵改性，制得改性高岭土；S3：将石墨烯在磁场强度为5800GS，超声波功率为420W，温度为48℃，转速为300r/min下，搅拌28，制得能量石墨烯；S4：向步骤S3制得的能量石墨烯中加入三乙醇胺皂改性，在温度为64℃，转速为120r/min下活化1.2h，制得活化石墨烯能量粉末；S5：向步骤S1制得的香蕉秆粉末中加入步骤S2制得的改性高岭土、步骤S4制得的活化石墨烯能量粉末、聚乳酸、三聚磷酸钾、复合剂Ⅰ，升温至200℃，在转速为300r/min下搅拌4.3h，然后冷却至室温，制得3D打印初级材料；所述复合剂Ⅰ的制备方法，包括以下步骤：S51：将气溶胶发生剂、偶联剂kh-550、甲基丙烯酸缩水甘油酯、改性聚丙烯酸酯、抗氧剂1076混合升温至1125℃，在转速为200r/min下反应75min，制得物料A；S52：向步骤S51制得的物料A中加入ACR发泡调节剂、聚合氯化铝混合后升温至150℃，在转速为400r/min下反应195min，制得物料B；S53：向步骤S52制得的物料B中加入邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯混合后降温至115℃，在转速为300r/min下反应103min，制得复合剂Ⅰ；S6：将步骤S5制得的3D打印初级材料在温度为-100℃下粉碎，加入复合剂Ⅱ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185℃，转速为108r/min下，经挤压丝条，制得含石墨烯的打印用耗材；所述复合剂Ⅱ的制备方法，包括以下步骤：S61：配制浓度为25Be’，pH值为3.5的木薯淀粉浆a；S62：向步骤S61制得的淀粉浆a中加入浓度为6.5％的亚磷酸二甲酯、N-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含石墨烯的打印用耗材，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆130份、高岭土32份、聚乳酸70份、三聚磷酸钾30份、石墨烯1.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵8份、三乙醇胺皂0.7份、复合剂Ⅰ6.5份、复合剂Ⅱ5份；所述复合剂Ⅰ以重量份为单位，包括以下原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯2.5份、改性聚丙烯酸酯5.4份、邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯3.2份、抗氧剂1076 3份、聚合氯化铝5.3份、ACR发泡调节剂4份、气溶胶发生剂3份、偶联剂kh‑5504.5份；所述复合剂Ⅱ以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉165份、亚磷酸二甲酯20份、N‑乙基‑5‑甲基‑2‑(1‑甲基乙基)环己甲酰胺8份、环氧溴丙烷9份、碳酰二胺2.5份、氢氧化钾2.5份、铝钛复合偶联剂0.8份、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2份、五氧化二钒0.4份、硬脂酸锉0.5份、聚二甲基硅氧烷0.6份、邻苯二甲酸二丁酯1份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物0.9份、改性松香树脂0.7份、硼酸0.6份、磷酸二氢铵0.3份。

【技术特征摘要】
1.一种含石墨烯的打印用耗材，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆130份、高岭土32份、聚乳酸70份、三聚磷酸钾30份、石墨烯1.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵8份、三乙醇胺皂0.7份、复合剂Ⅰ6.5份、复合剂Ⅱ5份；所述复合剂Ⅰ以重量份为单位，包括以下原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯2.5份、改性聚丙烯酸酯5.4份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯3.2份、抗氧剂10763份、聚合氯化铝5.3份、ACR发泡调节剂4份、气溶胶发生剂3份、偶联剂kh-5504.5份；所述复合剂Ⅱ以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉165份、亚磷酸二甲酯20份、N-乙基-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己甲酰胺8份、环氧溴丙烷9份、碳酰二胺2.5份、氢氧化钾2.5份、铝钛复合偶联剂0.8份、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2份、五氧化二钒0.4份、硬脂酸锉0.5份、聚二甲基硅氧烷0.6份、邻苯二甲酸二丁酯1份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物0.9份、改性松香树脂0.7份、硼酸0.6份、磷酸二氢铵0.3份。2.一种根据权利要求1所述的含石墨烯的打印用耗材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将选用的香蕉秆粉碎，过300目筛子，制得粉末，所述粉末在103℃下干燥2.8h，控制水分含量在0.9％，制得香蕉秆粉末；S2：取pH为10.8，含水量为2.8％的高岭土粉碎过300目筛子，制得高岭土粉，接着采用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵改性，制得改性高岭土；S3：将石墨烯在磁场强度为5800GS，超声波功率为420W，温度为48℃，转速为300r/min下，搅拌28，制得能量石墨烯；S4：向步骤S3制得的能量石墨烯中加入三乙醇胺皂改性，在温度为64℃，转速为120r/min下活化1.2h，制得活化石墨烯能量粉末；S5：向步骤S1制得的香蕉秆粉末中加入步骤S2制得的改性高岭土、步骤S4制得的活化石墨烯能量粉末、聚乳酸、三聚磷酸钾、复...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟镇鸿，
申请(专利权)人：广西丰达三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45