一种遮光抑菌的3D打印复合材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种遮光抑菌的3D打印复合材料、制备方法及其应用，其各组分按以下重量份数计为：高分子聚合物40‑86份、增韧剂0.1‑10份、遮光剂10‑50份、抗菌剂0.1‑3份、抗氧化剂0.01‑1份、颜料粉末0.01‑1份以及辅助剂0.01‑5份。本发明专利技术的遮光抑菌具有优异的遮光效果、良好的力学性能以及良好的抑菌性能，生产加工稳定性好，打印流畅等特点；可广泛应用于遮光产业领域中，特别是灯光灯饰领域中，可用作个性化程度高、结构复杂的灯光艺术文字的实际应用领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种遮光抑菌的3D打印复合材料、制备方法及其应用
本专利技术属于新材料高分子材料新型加工
，具体涉及一种遮光抑菌的3D打印复合材料、制备方法及其应用。
技术介绍
3D打印技术是目前正逐渐发展起来的一种快速成型制造技术，这是一种精准且凸显个性化的快速成形技术，具有个性化程度高、成型体积小、成本低、污染低、使用方便等优点。近几年，3D打印技术快速兴起并逐渐得到多方面的应用，应用比较热门的主要有教育科研领域、医药领域、电子机械仪器领域及家具饰品等领域。而除此之外，也逐渐的拓展出新的领域，如灯光艺术及造型设计等，而市场上对具有遮光的3D打印材料也有很大的需求，如个性化的遮光灯罩，复杂设计的灯光文字或图案造型等。而目前对遮光材料中遮光剂等的均匀分散以及实现其遮光功能化仍有很大的难度，而对于制备3D打印用的遮光复合材料的相关研究或报道目前极少。中国专利CN201610682477.1公开了高遮光度聚丙烯复合材料及其制备方法，复合材料按重量份计包括：聚丙烯50-90份，聚烯烃类弹性体2-10份，钛白粉5-35份，云母粉5-35份，抗氧剂0.1-0.5份，成核剂0.05-0.3份，润滑剂0.1-0.5份。该专利没有详细介绍对钛白粉和云母粉进行有机改性的方法，且最终得到的是双螺杆切粒的粒子，但并没有介绍单螺杆生产拉条的方法，也没有描述可能在3D打印
上的应用。中国专利CN201310267948.9公开了一种高遮光ABS复合材料及其制备方法，复合材料按重量百分数计包括：ABS树脂70-90％，无机填充物5-15％，苯乙烯-丁二烯共聚物0-15％，增韧剂0-10％，抗氧化剂0.1-0.5％，光稳定剂0.1-0.5％，润滑剂0.1-0.5％，偶联剂0.2-1.0％。其最终得到的是双螺杆切粒的粒子，但并没有介绍单螺杆生产拉条的方法，也没有描述可能在3D打印
上的应用。因此，现有技术虽然对遮光复合材料开展了极少研究，但遮光剂等的均匀分散以及实现其遮光功能化仍有很大的难度，并且具有遮光抑菌功能的产品类别及产品形式尚未见报道，其具体的制备方法报道较少、产业化方法存在困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种一种遮光抑菌的3D打印复合材料、制备方法及其在灯饰遮光罩、灯光艺术及灯光文字的应用。为实现以上目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种遮光抑菌的3D打印复合材料，其特征在于：包括高分子聚合物、增韧剂、遮光剂、抗菌剂、抗氧化剂、颜料粉末以及辅助剂；所述高分子聚合物、增韧剂、遮光剂、抗菌剂、抗氧化剂、颜料粉末以及辅助剂按以下重量份数计的组分制备而成：在一个优选的实施方案中，所述的高分子聚合物为聚乳酸、聚丙烯腈—聚丁二烯—聚苯乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种或一种以上；所述的增韧剂为聚己内酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物中的一种或一种以上；所述的遮光剂为二氧化钛粉颗粒粉末、改性二氧化钛粉颗粒粉末、改性硫酸钡颗粒粉末、改性二氧化锆颗粒粉末、改性碳酸钙颗粒粉末、改性滑石粉颗粒粉末、铝颗粒粉末中的一种或一种以上；所述的抗菌剂为纳米银颗粒抗菌剂、纳米氧化锌颗粒抗菌剂中的一种或一种以上；所述的抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、受阻酚(3，5-二丁基-4-羟基-苯基丙酸十八烷基)酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基)酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或一种以上；所述的颜料粉末选自无机颜料和/或有机颜料，其中所述的无机颜料为锌钡白、铅铬黄、铁蓝中的一种或一种以上；所述的有机颜料为大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮中的一种或一种以上；所述的辅助剂为硅油、硬脂酸、油酸、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、松香中的一种或一种以上。在一个更优选的实施方案中，所述的聚乳酸、聚丙烯腈—聚丁二烯—聚苯乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺的相对平均分子量均为8万及以上；所述的聚己内酯的相对平均分子量为4.5万及以上；所述的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物的相对平均分子量均为10万及以上；所述的二氧化钛粉颗粒粉末、铝颗粒粉末、改性二氧化钛粉颗粒粉末、改性硫酸钡颗粒粉末、改性二氧化锆颗粒粉末、改性碳酸钙颗粒粉末、改性滑石粉颗粒粉末，其粒径尺寸均为300目或以上。本专利技术的另一方面，前述一种遮光抑菌的3D打印复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)遮光粉末改性：针对不同的遮光粉末采用不同的方法进行改性，分别将不同方法改性得到的颗粒粉末都进行洗涤除杂并干燥，再将干燥后的颗粒粉末进行研磨或粉碎细化、筛选，最终得到300目及以上的颗粒粉末，即遮光剂；2)混合造粒：a)将0.01-5重量份辅助剂、0.1-3重量份抗菌剂、10-50重量份遮光剂分别加入到温度设置为40-75℃、转速设置为200-2000r/min、时间设置为2-15min的混合机中预混合均匀，得到粉体预混料；b)将40-86重量份高分子聚合物、0.1-10重量份增韧剂分别加入到温度设置为50-75℃、转速设置为300-2000r/min的混合机中预混合3-15min后加入0.01-1重量份抗氧剂再预混合3-10min，得到聚合物预混料；c)将步骤b)得到的所述聚合物预混料和步骤a)得到的所述粉体预混料分别加入到温度设置为50-75℃、转速设置为300-2000r/min的混合机中混合3-15min至混合均匀，得到均匀混合物；d)将步骤c)得到的所述均匀混合物进行一次造粒或二次造粒；3)挤出成型：将得到的一次造粒或二次造粒、0-1重量份颜料粉末、0-3重量份辅助剂进行混合均匀，并加入到单螺杆挤出机中加热熔融挤出，经过牵引拉条冷却成型，红外测试线材温度，冷热风双重吹气风干，十字双激光检测线径，线材限径装置去除线径过大等不良品，离子风机中和线材表面产生的静电，力敏传感电机转动收集线材，最后得到一种遮光抑菌的3D打印复合材料。在一个优选的实施方案中，所述步骤1)的遮光粉末改性，包括：a)复合改性的方法，先采用二氧化硅对所述遮光剂表面进行包裹的无机改性，再采用有机改性剂进行有机改性；或b)直接有机改性方法，采用表面改性剂对二氧化锆进行表面改性；或c)采用沉淀嵌入改性的方法，使嵌入改性剂在硫酸钡或碳酸钙在沉淀的过程中嵌入到硫酸钡或碳酸钙的表面层，进行表面改性。在一个更优选的实施方案中，所述的步骤1)中的有机改性剂为γ-巯丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、丁二醇、新戊二醇、油酸、硬脂酸、月硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或以上；所述的表面改性剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、1-十二烷基膦酸、油酸、月硅酸中的一种或以上；所述的嵌入改性剂为硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸、硬脂酸酰胺中的一种或一种以上；所述沉淀嵌入改性的方法首先将嵌入改性剂溶于醇水混合液中配备改性溶液，以及配备碳酸钠水溶液或硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种遮光抑菌的3D打印复合材料，其特征在于：包括高分子聚合物、增韧剂、遮光剂、抗菌剂、抗氧化剂、颜料粉末以及辅助剂；所述高分子聚合物、增韧剂、遮光剂、抗菌剂、抗氧化剂、颜料粉末以及辅助剂按以下重量份数计的组分制备而成：

【技术特征摘要】
1.一种遮光抑菌的3D打印复合材料，其特征在于：包括高分子聚合物、增韧剂、遮光剂、抗菌剂、抗氧化剂、颜料粉末以及辅助剂；所述高分子聚合物、增韧剂、遮光剂、抗菌剂、抗氧化剂、颜料粉末以及辅助剂按以下重量份数计的组分制备而成：2.根据权利要求1所述的一种遮光抑菌的3D打印复合材料，其特征在于：所述的高分子聚合物为聚乳酸、聚丙烯腈—聚丁二烯—聚苯乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺中的一种或一种以上；所述的增韧剂为聚己内酯、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物中的一种或一种以上；所述的遮光剂为二氧化钛粉颗粒粉末、改性二氧化钛粉颗粒粉末、改性硫酸钡颗粒粉末、改性二氧化锆颗粒粉末、改性碳酸钙颗粒粉末、改性滑石粉颗粒粉末、铝颗粒粉末中的一种或一种以上；所述的抗菌剂为纳米银颗粒抗菌剂、纳米氧化锌颗粒抗菌剂中的一种或一种以上；所述的抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、受阻酚(3，5-二丁基-4-羟基-苯基丙酸十八烷基)酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基)酯、三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或一种以上；所述的颜料粉末选自无机颜料和/或有机颜料，其中所述的无机颜料为锌钡白、铅铬黄、铁蓝中的一种或一种以上；所述的有机颜料为大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮中的一种或一种以上；所述的辅助剂为硅油、硬脂酸、油酸、硬脂酸酰胺、硬脂酸钙、松香中的一种或一种以上。3.根据权利要求2所述的一种遮光抑菌的3D打印复合材料，其特征在于：所述的聚乳酸、聚丙烯腈—聚丁二烯—聚苯乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺的相对平均分子量均为8万及以上；所述的聚己内酯的相对平均分子量为4.5万及以上；所述的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物的相对平均分子量均为10万及以上；所述的二氧化钛粉颗粒粉末、铝颗粒粉末、改性二氧化钛粉颗粒粉末、改性硫酸钡颗粒粉末、改性二氧化锆颗粒粉末、改性碳酸钙颗粒粉末、改性滑石粉颗粒粉末，其粒径尺寸均为300目或以上。4.权利要求1-3所述的一种遮光抑菌的3D打印复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)遮光粉末改性：针对不同的遮光粉末采用不同的方法进行改性，分别将不同方法改性得到的颗粒粉末都进行洗涤除杂并干燥，再将干燥后的颗粒粉末进行研磨或粉碎细化、筛选，最终得到300目及以上的颗粒粉末，即遮光剂；2)混合造粒：a)将0.01-5重量份辅助剂、0.1-3重量份抗菌剂、10-50重量份遮光剂分别加入到温度设置为40-75℃、转速设置为200-2000r/min、时间设置为2-15min的混合机中预混合均匀，得到粉体预混料；b)将40-86重量份高分子聚合物、0.1-10重量份增韧剂分别加入到温度设置为50-75℃、转速设置为300-2000r/min的混合机中预混合3-15min后加入0.01-1重量份抗氧剂再预混合3-10min，得到聚合物预混料；c)将步骤b)得到的所述聚合物预混料和步骤a)得到的所述粉体预混料分别加入到温度设置为50-75℃、转速设置为300-2000r/min的混合机中混合3-15min至混合均匀，得到均匀混合物；d)将步骤c)得到的所述均匀混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂健良，谷文亮，周武艺，董先明，郑文旭，谷雨，
申请(专利权)人：广州飞胜高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44