一种用于SLS的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料加工技术领域，具体涉及一种用于SLS的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用，包括以下原料以重量份计：硅橡胶100份，导电填料0.1～10份，光稳定剂0.1～0.2份，抗氧剂0.1～0.3份，流动改性剂0.1～0.5份；其制备方法为将原料混合均匀，并制备成粉末，得到硅橡胶复合材料，其粉末材料的平均粒径为10～150μm。本发明专利技术的制备工艺简单，成本低廉，制得硅橡胶复合材料粉末打印制件具有良好的尺寸精度，而且具有优异的导电性能和电磁性能，可应用于柔性电极和可穿戴电子设备等方面，基体材料为硅橡胶，其具有良好的柔性，对于目前SLS所使用的尼龙等材料仅能得到刚性制品，其大大拓宽了SLS技术的应用范围。

A silicone rubber composite for SLS and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于SLS的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料加工
，具体涉及一种用于SLS的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering)，它是以计算机三维设计模型为蓝本，运用金属粉末、陶瓷粉末、聚合物粉末材料通过逐层打印、叠加成型得到产品的一种新型加工成型技术。具有无需支撑结构、打印制件强度高等优点。选择性激光烧结工艺是应用最为广泛的3D打印技术，其基本思想由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1986年提出，并于1989年成功研制出选择性激光烧结工艺。该工艺是发展最快、最为成功且已经商业化的3D打印方法，采用该技术不仅可以制造出精确的模型和原形，还可以成形具有可靠结构的金属零件作为直接功能件使用。选择性激光烧结技术具有诸多优点，如粉末选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结零件，因此在现代制造业中受到越来越广泛的重视。然而，选择性激光烧结工艺的最大问题是可供烧结的聚合物材料十分有限，而且价格相对较昂贵，因此开发新的聚合物材料适用于选择性激光烧结是十分有必要的。市场上可以用于激光烧结的聚合物材料很少，目前应用最广的为尼龙类材料，包括尼龙12、尼龙11、尼龙6等，占95％以上，而其他可用于激光烧结的聚合物材料如聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醚醚酮等应用较少。同时这些材料通过选择性激光烧结工艺得到的制品的性能与传统加工工艺，例如注塑、挤出和铸造得到的制品的性能相比还有较大的差距，而且成本要高得多，所以以选择性激光烧结工艺为主的3D打印技术还并未用于产品的工业化生产。另外，目前应用尼龙-12为主的聚合物材料经激光烧结得到的均为刚性制品，其硬度大，柔性差。因此如果能够开发出一种新的能用于SLS成型加工的柔性材料，将大大拓宽以激光烧结为主的3D打印技术的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于SLS的硅橡胶复合材料及其制备方法和应用，其特点是该硅橡胶复合材料能用于SLS3D打印，打印制品具有良好的导电性能和电磁性能，硅橡胶具有良好的柔韧性，其成功用于3D打印拓宽了3D打印的应用范围。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于SLS的硅橡胶复合材料，包括以下原料以重量份计：进一步地，所述导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、碳黑、金纳米线、银纳米线、铜纳米线中的任一种。进一步地，所述光稳定剂为2,4-二羧基二苯甲酮、5-氯化苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6－四甲基－4－哌啶基)癸二酸酯、(a,a-二甲基苯基)苯并三唑中的任一种。进一步地，所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种。进一步地，所述流动改性剂为二烯丙基双酚A、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、二乙二醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、丙二醇二苯甲酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、皮脂酸二辛酯中的任一种。一种如上述用于SLS的硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：将硅橡胶、无机填料、光稳定剂、抗氧剂和流动改性剂剂混合均匀，并制备成粉末，得到硅橡胶复合材料，其粉末材料的平均粒径为10～150μm。进一步地，所述粉末是通过机械研磨法、冷冻粉碎法、溶剂沉淀法或喷雾干燥法中的任一种方法进行制备得到。进一步地，所述机械研磨法是将原料加入到机械研磨设备球磨机、磨盘结构粉碎机中，以10～500转/分钟的转速，或高速搅拌机以1000～50000转/分钟的转速对原料进行粉碎、复合后得到硅橡胶复合粉末材料；所述冷冻粉碎法是将原料熔融混合后加入到冷冻粉碎机中，在-196～0℃的温度下，1000～20000转/分钟的转速下冷冻粉碎后得到硅橡胶复合粉末材料；所述喷雾干燥法是将原料混合进行后，加入到喷雾干燥设备中，在150～350℃的进风温度、1～20MPa高压下将乳液喷出得到硅橡胶复合粉末材料；所述溶剂沉淀法是将硅橡胶溶解在有机良溶剂中并加入无机填料粉末，在80～200℃，0.5～10MPa的高压下进行溶剂沉淀得到硅橡胶复合粉末材料。进一步地，所述溶剂沉淀法中有机良溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环、四氢呋喃中的任一种。一种如上述用于SLS的硅橡胶复合材料的应用，作为耗材用于SLS打印。本专利技术的有益效果是：1、将硅橡胶复合粉体用于SLS3D打印，并成功打印出性能优异的制品；2、碳纳米管等导电填料的引入改善了硅橡胶的激光烧结性能，并赋予了打印制件良好的导电和电磁性能，可应用于制备柔性电磁和可穿戴电子设备；3、基体材料为硅橡胶，其具有良好的柔性，对于目前3D打印所使用的尼龙等材料仅能得到刚性制品，其大大拓宽了3D打印技术的应用范围。附图说明图1为本专利技术实施例4得到硅橡胶复合材料的150倍电镜扫描图；图2为本专利技术实施例4得到硅橡胶复合材料的40000倍电镜扫描图；图3为本专利技术实施例4得到硅橡胶复合材料的导电性能检测图；图4为本专利技术实施例4得到硅橡胶复合材料的电磁屏蔽性能检测图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。实施例1将100份硅橡胶，0.1份单壁碳纳米管，0.1份2,4-二羟基二苯甲酮，0.1份2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，0.1份二烯丙基双酚A熔融混合后加入到机械研磨设备包括球磨机、磨盘结构粉碎机等中，粉碎后得到平均粒径为10μm的硅橡胶复合材料粉末。实施例2将100份硅橡胶，2份多壁碳纳米管，0.2份2,4-二羟基二苯甲酮，0.2份四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯熔融混合后加入到冷冻粉碎机中，冷冻粉碎后得到平均粒径为40μm的硅橡胶复合材料粉末。实施例3将100份硅橡胶制备成硅橡胶乳液，将3份碳黑，0.2份5-氯化苯并三唑，0.3份N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺,0.3份二乙二醇二苯甲酸酯粉末加入到乳液当中，将乳液加入到喷雾干燥设备中，在高压下将溶液喷出，与热空气接触，除去溶剂得到平均粒径为70μm的硅橡胶复合材料粉末。实施例4将100份硅橡胶溶解在良溶剂后加入4份银纳米线，0.2份5-氯化苯并三唑，0.3份三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯,0.4份二丙二醇二苯甲酸酯粉末，然后与硅橡胶的不良溶剂混合、沉淀，经过过滤干燥得到平均粒径为100μm的硅橡胶复合材料粉末，对得到的硅橡胶复合材料进行电镜扫描，结果如图1和图2所示。实施例5将100份硅橡胶溶解在良溶剂后加入5份铜纳米线，0.2份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，0.3份双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，0.5份丙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于SLS的硅橡胶复合材料，其特征在于，包括以下原料以重量份计：

【技术特征摘要】
1.一种用于SLS的硅橡胶复合材料，其特征在于，包括以下原料以重量份计：2.根据权利要求1所述的一种用于SLS的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述导电填料为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、碳黑、金纳米线、银纳米线、铜纳米线中的任一种。3.根据权利要求1所述的一种用于SLS的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为2,4-二羧基二苯甲酮、5-氯化苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(2,2,6,6－四甲基－4－哌啶基)癸二酸酯、(a,a-二甲基苯基)苯并三唑中的任一种。4.根据权利要求1所述的一种用于SLS的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种用于SLS的硅橡胶复合材料，其特征在于，所述流动改性剂为二烯丙基双酚A、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、二乙二醇二苯甲酸酯、二丙二醇二苯甲酸酯、丙二醇二苯甲酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、皮脂酸二辛酯中的任一种。6.一种如权利要求1～5任意一项所述用于SLS...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏和生，甘鑫鹏，拉瓦叶纳·马里罗，王占华，孙劭杰，张春，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51