一种可用于3D印刷的高耐磨TPU材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于3D印刷的高耐磨TPU材料及其制备方法，所述TPU材料的原料包括以下组分：TPU颗粒60‑80重量份，ABS树脂10‑20重量份，聚乙烯醇15‑25重量份，石墨烯纳米片3‑10重量份，纳米二氧化硅15‑20重量份，纳米氮化硼5‑8重量份，硅烷偶联剂1‑5重量份。本发明专利技术所述的可用于3D印刷的高耐磨TPU材料耐磨性好，并且在印刷过程中印刷流畅，无卡顿。

A high wear resistant TPU material for 3D printing and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种可用于3D印刷的高耐磨TPU材料及其制备方法
本专利技术属于3D印刷领域，涉及一种可用于3D印刷的高耐磨TPU材料及其制备方法。
技术介绍
3D印刷，又叫立体印刷，通常采用的是一种模拟人眼间距可产生空间差的原理，将不同角度、不同层次的像素记录在在感光材料上，再借助光栅材料的复合，于二维的平面图像上呈现三维的立体效果乃至虚拟实境通过这种途径，人们无需借助任何工具，直接通过眼睛观察即可清晰明确地感受立体画面的奇妙乐趣。3D印刷通常用于快速产品原型设计、模具生成和母模生成中；3D印刷技术被认为是添加工艺，这是因为其涉及组合施加连续的材料层，这点与常依赖于除去材料从而生成最终对象的传统机械加工工艺不同。在3D印刷中使用的材料常需要固化或熔合，对于一些材料而言使用热辅助的挤出或烧结来完成。通常3D印刷主要通过印刷厚度来实现三维立体效果，厚度主要通过印刷次数或物理、化学发泡法来实现，这种3D效果一般棱角分明，手感可触；然而在使用过程中会产生大量的磨损，影响效果；并且，目前使用的3D印刷材料在印刷过程中偶尔会发生卡顿，印刷不流畅的现象，这样会影响最后呈现出的3D效果。因此，寻找能够用于3D印刷技术的高耐磨材料并减少印刷过程中的卡顿等问题急需解决。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可用于3D印刷的高耐磨TPU材料及其制备方法。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种可用于3D印刷的TPU材料，所述TPU材料的原料包括以下组分：本专利技术提供的TPU材料包括纳米二氧化硅和纳米氮化硼，二者可以均匀地分散于石墨烯片层间，二者协同作用，可以尽量避免石墨烯纳米片团聚，避免影响材料的整体性能。在本专利技术提供的TPU材料中加入石墨烯纳米片，可以使本专利技术所述的TPU材料具有良好的抗静电性能，并且可以提高本专利技术所述的TPU材料在印刷时的流畅性，使其更易于印刷，避免因为印刷不流畅而影响最后的3D印刷效果。在本专利技术中，所述TPU颗粒的重量份为60-80重量份，例如60重量份、65重量份、70重量份、75重量份、80重量份等。在本专利技术中，所述ABS树脂的重量份为10-20重量份，例如10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份等。在本专利技术中，所述聚乙烯醇的重量份为15-25重量份，例如15重量份、17重量份、20重量份、22重量份、25重量份等。在本专利技术所述的可用于3D印刷的高耐磨TPU材料中包括聚乙烯醇，聚乙烯醇可以增加纳米二氧化硅、纳米氮化硼以及石墨烯纳米片与聚合物有机成分的相容性，最大限度的防止各组分的团聚现象，从而提高材料的耐磨性；并且，聚乙烯醇还有良好的抗静电性，与石墨烯共同作用来增加TPU材料的抗静电性。在本专利技术中，所述石墨烯纳米片的重量份为3-10重量份，例如3重量份、5重量份、7重量份、9重量份、10重量份等。在本专利技术所述的TPU材料中加入石墨烯纳米片，一方面可以增加材料的耐磨性，另一方面石墨烯有良好的抗静电性，在TPU材料中加入石墨烯可以增加材料的抗静电性，并且可以提高在印刷时的流畅性，避免因为卡顿等现象影响最后的3D印刷效果。在本专利技术中，所述纳米二氧化硅的重量份为15-20重量份，例如15重量份、17重量份、20重量份等。优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为100-200纳米，例如100-120纳米、120-140纳米、140-160纳米、160-180纳米、180-200纳米等。在本专利技术中，所述纳米氮化硼的重量份为5-8重量份，例如5重量份、6重量份、7重量份、8重量份等。优选地，所述纳米氮化硼的粒径为10-30纳米，例如10-20纳米、20-30纳米等。本专利技术提供的可用于3D印刷的高耐磨TPU材料中包括纳米二氧化硅和纳米氮化硼，二者协同增效，一方面可以均匀的填充到石墨烯片层间，避免石墨烯因为片层之间的作用力发生团聚现象，另一方面，聚乙烯醇可以增加纳米二氧化硅、纳米氮化硼和石墨烯纳米片与聚合物基体的相容性，进而增加材料的耐磨性。在本专利技术中，所述硅烷偶联剂的重量份为1-5重量份，例如1重量份、2.5重量份、3重量份、4重量份、5重量份等。优选地，所述硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。在本专利技术中，硅烷偶联剂与聚乙二醇配合使用，可以起到增加纳米二氧化硅、纳米氮化硼和石墨烯纳米片与聚合物基体之间的相容性，进而提高材料的耐磨性。另一方面，本专利技术提供了一种如上所述的可用于3D印刷的TPU材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米二氧化硅与纳米氮化硼混合均匀，而后向混合物中加入石墨烯纳米片，混合均匀；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚乙烯醇和硅烷偶联剂，混合均匀；(3)向步骤(2)得到的混合物中加入TPU颗粒和ABS树脂，混合均匀，利用双螺杆挤出机挤出得到可用于3D印刷的TPU材料。本专利技术提供的如上所述的可用于3D印刷的TPU材料的制备方法工艺简单易行，并且经过此种方法制备的如上所述的可用于3D印刷的TPU材料耐磨性好，在印刷时无卡顿。在本专利技术中，所述制备方法中各组分的添加顺序不可随意变化，在步骤(1)中，加入顺序不可颠倒，纳米二氧化硅和纳米氮化硼充分混合后才能与石墨烯纳米片共混，这样可以使得纳米二氧化硅与纳米氮化硼充分填充到石墨烯纳米片片层间，使石墨烯不易团聚；若是调换加入顺序的话会使得填充和分散效果变差，进而在后续过程中影响材料的耐磨性以及印刷流畅性。优选地，步骤(1)所述两次混合时的搅拌速率独立地为50-80r/min，例如50r/min、60r/min、65r/min、70r/min、75r/min、80r/min等。优选地，步骤(2)所述混合时的搅拌速率为300-550r/min，例如300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min等。优选地，步骤(3)所述混合时的搅拌速率为500-800r/min，例如500r/min、550r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min等。优选地，步骤(3)所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120-140℃(例如120℃、130℃、140℃等)，混合段温度为150-170℃(例如150℃、160℃、170℃等)，挤出段温度为180-200℃(例如180℃、190℃、200℃)，机头温度为160-170℃(例如160℃、165℃、170℃等)。作为优选技术方案，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米二氧化硅与纳米氮化硼在50-80r/min的搅拌速率下混合均匀，而后向混合物中加入石墨烯纳米片，在50-80r/min的搅拌速率下混合均匀；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚乙烯醇和硅烷偶联剂，在300-550r/min的搅拌速率下混合均匀；(3)向步骤(2)得到的混合物中加入TPU颗粒和ABS树脂，在500-800r/min的搅拌速率下混合均匀，利用双螺杆挤出机挤出，所述双螺杆挤出机的喂料段温度为120-140℃，混合段温度为150-170℃，挤出段温度为180-200℃，机头温度为160-170℃，得到可用于3D印刷的TPU材料。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的可用于3D印刷的高耐磨TPU材料包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可用于3D印刷的TPU材料，其特征在于，所述TPU材料的原料包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种可用于3D印刷的TPU材料，其特征在于，所述TPU材料的原料包括以下组分：2.根据权利要求1所述的可用于3D印刷的TPU材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为100-200纳米。3.根据权利要求1或2所述的可用于3D印刷的TPU材料，其特征在于，所述纳米氮化硼的粒径为10-30纳米。4.根据权利要求1-3中任一项所述的可用于3D印刷的TPU材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。5.根据权利要求1-4中任一项所述的可用于3D印刷的TPU材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米二氧化硅与纳米氮化硼混合均匀，而后向混合物中加入石墨烯纳米片，混合均匀；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入聚乙烯醇和硅烷偶联剂，混合均匀；(3)向步骤(2)得到的混合物中加入TPU颗粒和ABS树脂，混合均匀，利用双螺杆挤出机挤出得到可用于3D印刷的TPU材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述两次混合时的搅拌速率独立地为50-80r/min。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合时...

【专利技术属性】
技术研发人员：何建雄，杨博，王一良，
申请(专利权)人：东莞市雄林新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44