氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法及增韧剂和3D打印耗材技术

本发明专利技术公开了氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法及增韧剂，在充氮气加入己内酯ε‑CL，氧化石墨烯，以甲苯为溶剂，辛酸亚锡为催化剂，于80～140℃下充分反应，反应结束冷却、浓缩、用乙醚沉淀、干燥得到氧化石墨烯接枝聚己内酯；再与聚乙烯混合造粒，获得的材料可作为聚乳酸3D打印线材的增韧剂，用于聚乳酸3D打印线材能够改善线材的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法及增韧剂和3D打印耗材
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法，还涉及含有氧化石墨烯接枝聚己内酯的聚乳酸3D打印线材增韧剂。
技术介绍
随着社会的不断发展，环保材料越来越受欢迎。在高分子材料中，聚乳酸有着绿色环保、无毒无害、可生物降解、生物相容性良好等特性，广泛用于医药、食品包装、快餐饭盒等各种领域。3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术应用在多个领域，如航空航天、医疗、珠宝服饰、工业设计、汽车制造、建筑、教育以及其他领域都有所应用。FDM3D打印离不开聚乳酸材料，纯聚乳酸原料制成的3D打印线材较脆，打印过程中线材容易断裂，影响打印；其次，打印后的产品力学性能不佳，不能满足更好的需求。而改性后的聚乳酸原料就不存在上述问题，但是市面上改性后的聚乳酸比较昂贵，使得成本大大提高。所以通过添加增韧剂来改善PLA线材的韧性，一般情况下，增韧剂添加量在2％～8％，就足以使PLA线材韧性接近甚至达到改性后PLA的韧性，增韧剂的添加可以很好地降低成本。因此，急需合成一种可用于聚乳酸3D打印线材的增韧剂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法；本专利技术的目的之二在于提供由所述方法制得的氧化石墨烯接枝聚己内酯；本专利技术的目的之三在于提供含有所述氧化石墨烯接枝聚己内酯的增韧剂；本专利技术的目的之四在于提供增韧剂的制备方法；本专利技术的目的之五在于提供利用所述增韧剂制备的聚乳酸3D打印耗材。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法，在充氮气加入己内酯ε-CL，氧化石墨烯，以甲苯为溶剂，辛酸亚锡为催化剂，于80～140℃下充分反应，反应结束冷却、浓缩、用乙醚沉淀、干燥得到氧化石墨烯接枝聚己内酯。本专利技术中，所述己内酯ε-CL与氧化石墨烯的质量比为13：2。2、由所述方法制得的氧化石墨烯接枝聚己内酯。3、含有所述氧化石墨烯接枝聚己内酯的增韧剂。4、所述增韧剂的制备方法，将氧化石墨烯接枝聚己内酯与PE混合后造粒制成增韧剂。优选的，按重量份取氧化石墨烯接枝聚己内酯10～40份和PE60～90份，混合后加入到双螺杆挤出机中，其中双螺杆挤出机从加料口到机头各区的料筒温度依次为：一区175～180℃、二区185～190℃、三区180～185℃，挤出牵引冷却后牵引至切粒机切粒得到增韧剂。5、利用所述增韧剂制备的聚乳酸3D打印耗材，由以下方法制备：按重量份取PLA92～98份，增韧剂2～8份；使用单螺杆挤出机挤出拉丝成型，第一温区温度175℃～185℃、第二温区温度185℃～195℃、第三温区温度180℃～190℃，水槽温度45℃～55℃；挤出速度720rmp～920rpm，牵引速度400rmp～520rpm，收卷速度8rmp～14rpm。本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开了氧化石墨烯接枝聚己内酯的合成方法及合成的氧化石墨烯接枝聚己内酯，与PE混合后造粒后可制成聚乳酸3D打印线材的增韧剂，提高聚乳酸线材的韧性，同时可以很好地降低成本，能够广发用于工业化制备聚乳酸3D打印线材。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为氧化石墨烯接枝聚己内酯的合成方法。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1、氧化石墨烯接枝聚己内酯的合成方法氧化石墨烯接枝聚己内酯(GO-g-PCL)的制备方法，具体步骤如下：在带磁子的二颈瓶中充氮气加入己内酯ε-CL(13g，120.80mmol)，氧化石墨烯(2g)，辛酸亚锡Sn(Oct)2(0.311g，0.72mmol)和甲苯(60mL)，于100℃的油浴锅中回流搅拌反应6h冷至室温，浓缩后用乙醚沉淀，抽滤真空干燥24h得到氧化石墨烯接枝聚己内酯(GO-g-PCL)。合成路线如图1所示，即在氧化石墨烯表面接枝聚己内酯。实施例2、基于氧化石墨烯接枝聚己内酯的增韧剂及3D打印耗材将GO-g-PCL与PE混合后造粒制成增韧剂，具体步骤如下：按重量份取GO-g-PCL10份和PE90份，混合加入到双螺杆挤出机中，其中双螺杆挤出机从加料口到机头各区的料筒温度依次为：一区175℃、二区185℃、三区180℃，挤出牵引冷却后牵引进切粒机切粒得到GO-g-PCL/PE增韧剂。利用得到的GO-g-PCL/PE增韧剂与聚乳酸制备3D打印耗材；包含如下重量份的物质：PLA95份，GO-g-PCL/PE增韧剂5份；混合均匀后加入到单螺杆挤出机中挤出拉丝成型，冷却收卷得到聚乳酸3D打印耗材。其中，单螺杆挤出机第一温区温度为185℃、第二温区温度为195℃、第三温区温度为190℃，水槽温度为55℃；挤出速度为925rpm，牵引速度为530rpm，收卷速度13.5rpm。制得的聚乳酸3D打印耗材，线径为1.75±0.05mm/2.85±0.05mm。实施例3、基于氧化石墨烯接枝聚己内酯的增韧剂及3D打印耗材将GO-g-PCL与PE混合后造粒制成增韧剂，具体步骤如下：按重量份取GO-g-PCL40份和PE60份，混合加入到双螺杆挤出机中，其中双螺杆挤出机从加料口到机头各区的料筒温度依次为：一区180℃、二区190℃、三区189℃，挤出牵引冷却后牵引进切粒机切粒得到GO-g-PCL/PE增韧剂；聚乳酸3D打印耗材，包含如下重量份的物质：PLA95份，GO-g-PCL/PE增韧剂5份。包括以下步骤：取干燥后的PLA92份，GO-g-PCL/PE增韧剂8份，混合均匀后加入到单螺杆挤出机中挤出拉丝成型，冷却收卷得到聚乳酸3D打印耗材。其中，单螺杆挤出机第一温区温度175℃、第二温区温度185℃、第三温区温度180℃，水槽温度45℃；挤出速度720rpm，牵引速度400rpm，收卷速度8rpm。所述的聚乳酸3D打印耗材，线径为1.75±0.05mm/2.85±0.05mm。本专利技术中GO-g-PCL10～40份和PE60～90份均可。聚乳酸3D打印线材，PLA92～98份，GO-g-PCL/PE增韧剂2～8份；挤出速度720rmp～925rpm，牵引速度400rmp～530rpm，收卷速度8rmp～14rpm，均可获得性能相当的3D打印耗材。对比实施例1聚乳酸3D打印耗材，包含如下重量份的物质：PLA100份。具体步骤如下：取100份干燥后的PLA加入到单螺杆挤出机中挤出拉丝成型，冷却收卷得到聚乳酸3D打印耗材。其中，单螺杆挤出机第一温区温度186℃、第二温区温度195℃、第三温区温度189℃，水槽温度55℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法，其特征在于：在充氮气加入己内酯ε-CL，氧化石墨烯，以甲苯为溶剂，辛酸亚锡为催化剂，于80～140℃下充分反应，反应结束冷却、浓缩、用乙醚沉淀、干燥得到氧化石墨烯接枝聚己内酯。/n

【技术特征摘要】
1.氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法，其特征在于：在充氮气加入己内酯ε-CL，氧化石墨烯，以甲苯为溶剂，辛酸亚锡为催化剂，于80～140℃下充分反应，反应结束冷却、浓缩、用乙醚沉淀、干燥得到氧化石墨烯接枝聚己内酯。


2.根据权利要求1所述氧化石墨烯接枝聚己内酯的制备方法，其特征在于：所述己内酯ε-CL与氧化石墨烯的质量比为13：2。


3.由权利要求1或2所述方法制得的氧化石墨烯接枝聚己内酯。


4.含有权利要求3所述氧化石墨烯接枝聚己内酯的增韧剂。


5.权利要求4所述增韧剂的制备方法，其特征在于：将氧化石墨烯接枝聚己内酯与聚乙烯混合后造粒制成增韧剂。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志周，陈久存，黄孝华，
申请(专利权)人：广安长明高端产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51