本发明专利技术涉及3D打印材料领域，尤其涉及了一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料。抗菌硅橡胶粉体材料，是由可热塑加工的硅橡胶、抗菌材料、润滑剂混合而成。本发明专利技术制备的抗菌硅橡胶粉体材料具有热加工功能，可直接适用于选择性激光烧结3D打印，且烧结工艺性好，烧结制品致密性好，强度高，抗菌性好，打印制件可用于人工皮肤、功能鞋垫、康复器具等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料及其制备方法
本专利技术涉及3D打印材料领域，尤其涉及了一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料。
技术介绍
3D打印（即增材制造）技术是一种以数字模型文件为基础，通过增加材料逐层制造的方式来构建实体的快速成型的先进制造技术。近20年来，3D打印技术作为新兴的快速成型技术，发展十分迅速，在工业制造、航空航天、国防军工、生物医学能源等国民经济和高科技领域有十分中国要的应用。其类型包括熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、光固化成型技术和分层实体制造技术。选择性激光烧结技术是3D打印最重要的加工技术之一，C.R.Dechard等在专利US4863538中首次提出选择性激光烧结思想并于1989年成功研制出激光烧结工艺。简单的说，激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则即可得到烧结好的零件。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。在可用于激光烧结的材料中，聚合物材料因其优异的性能备受关注，但可用于选择性激光烧结过程的聚合物却很有限，目前市场上还是以尼龙为主。因此，开发新的材料成为行业发展的重点和热点之一。硅橡胶作为一种常用的高分子材料，具有耐高温、抗老化、生物相容性好等优点，已广泛应用于医疗、保健、化妆品等领域中。开发适用于选择性激光烧结的抗菌硅橡胶材料，将拓展其在医疗植入、保健等新兴领域的应用发展。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特点是该硅橡胶粉体材料由氨丙基封端聚二甲基硅氧烷、二异氰酸酯、聚酯多元醇、小分子二醇、抗菌材料和润滑剂组成，适用于选择性激光烧结3D打印，烧结工艺性好，烧结制品致密性好，强度高，抗菌性好。一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，是由可热塑加工的硅橡胶、抗菌材料、润滑剂混合而成。在一个实施方式中，所述的可热塑加工的硅橡胶、抗菌材料、润滑剂的含量按照重量份计为100：1-5：1-3。在一个实施方式中，所述的润滑剂是硅酮粉，粒径≤10um。在一个实施方式中，所述的可热塑加工的硅橡胶的制备方法包括如下步骤：将10-20份二异氰酸酯加入到带有机械搅拌的三口烧瓶中，氮气保护下升温至60-70℃，缓慢加入40-60份氨丙基封端聚二甲基硅氧烷，反应3-4h，然后再加入5-15份聚酯多元醇，反应1-2h，最后加入2-12份小分子二醇，反应1-2小时，反应结束后将产物倒入模具中，固化24-48h，从模具中取出得到可热塑加工的硅橡胶。在一个实施方式中，所述氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷的分子量为1000-20000。在一个实施方式中，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯中的任一种。在一个实施方式中，所述聚酯多元醇分子量为1000-3000，为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇中一种或任几种的混合物。在一个实施方式中，所述小分子二醇为1，4-丁二醇、1,6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚中任一种。在一个实施方式中，所述的抗菌材料的制备方法包括如下步骤：制备多孔阴离子聚氨酯纳米纤维，将其浸泡于含有季铵盐杀菌剂的水溶液中，取出后烘干，得到抗菌材料。在一个实施方式中，所述的季铵盐杀菌剂选自十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵或者烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种的混合。在一个实施方式中，水溶液的季铵盐杀菌剂浓度为1-5wt%。在一个实施方式中，所述的多孔阴离子聚氨酯纳米纤维的制备方法包括如下步骤：将聚酯多元醇10-15份、多异氰酸酯25-35份、三羟甲基丙烷3-5份、催化剂0.2-0.8份加入反应釜中，升温至75-90℃进行反应1-2h，再加入阴离子扩链剂1-3份，继续于80-90℃下反应1-2h，加入中和剂进行中和后，加入水80-120份并高速乳化，然后加入乙二胺1-2份进行扩链反应1-3h，得到阴离子聚氨酯乳液，将乳液喷雾干燥后，得到阴离子聚氨酯；将阴离子聚氨酯5-10份溶解于极性溶剂60-90份中，并搅拌使溶解，得到聚氨酯溶液，然后采用湿法纺丝机将溶液喷出，同时以水为凝固浴，得到纳米纤维，使溶剂蒸干后，得到多孔阴离子聚氨酯纳米纤维。在一个实施方式中，所述的阴离子扩链剂是二羟甲基丙酸。在一个实施方式中，所述的多异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯。在一个实施方式中，所述的催化剂是二月桂酸二丁基锡或者辛酸亚锡。在一个实施方式中，多孔阴离子聚氨酯纳米纤维的直径是100-500μm。本专利技术的第二个方面，提供了：上述的用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料的制备方法，包括如下步骤：将100份硅橡胶，1-5份抗菌材料，1-3份润滑剂通过高速混合后经双螺杆挤出机挤出，造粒，再经冷冻破碎机进行破碎成粉体，筛分后得到适用于选择性激光烧结3D打印抗菌硅橡胶粉末材料。所述选择性激光烧结3D打印抗菌硅橡胶粉末材料的粒径≤100um。本专利技术的第三个方面，提供了：上述的抗菌硅橡胶粉体材料在用于选择性激光烧结3D打印中的应用。在一个实施方式中，所述的应用中，激光功率为30-40w，扫描速度为2000-4000mm/s，扫描间距为0.06-0.12mm，分层厚度为0.1mm，加工温度为60-70℃。本专利技术的第四个方面，提供了：上述的抗菌材料在用于制备3D打印抗菌硅橡胶粉体材料中的应用。有益效果本专利技术制备的抗菌硅橡胶粉体材料具有热加工功能，可直接适用于选择性激光烧结3D打印，且烧结工艺性好，烧结制品致密性好，强度高，抗菌性好，打印制件可用于人工皮肤、功能鞋垫、康复器具等领域。本专利技术的3D打印材料中，可热塑加工的硅橡胶是作为基材，为了提高其强度，同时加入了多孔聚氨酯纳米纤维作为增强材料，其表面具有的多孔性可以更好地在挤出加工时与橡胶基材相互之间提高附着，使其物理性能提高；同时，采用了阴离子聚氨酯纳米纤维，在制备过程中，阴离子扩链剂可以使聚氨酯树脂表面带有阴离子基团，能够更好地使季铵盐抗菌剂通过静电作用在其表面负载，可以提高了材料的抗菌性，也可以提高抗菌效果的耐久性。附图说明图1是实施例5中制备得到的阴离子聚氨酯的红外图谱。图2是实施例5中制备得到的多孔阴离子聚氨酯纳米纤维的SEM照片。图3是实施例5中制备得到的3D打印材料的SEM照片。图4是利用实施例5的材料制备得到的抗菌鞋垫的照片。图5是制备得到的3D打印材料的断裂伸长率性能对比。图6是制备得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料， 其特征在于，是由可热塑加工的硅橡胶、抗菌材料、润滑剂混合而成。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特征在于，是由可热塑加工的硅橡胶、抗菌材料、润滑剂混合而成。
2.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特征在于，在一个实施方式中，所述的可热塑加工的硅橡胶、抗菌材料、润滑剂的含量按照重量份计为100：1-5：1-3；在一个实施方式中，所述的润滑剂是硅酮粉，粒径≤10um。
3.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特征在于，在一个实施方式中，所述的可热塑加工的硅橡胶的制备方法包括如下步骤：将10-20份二异氰酸酯加入到带有机械搅拌的三口烧瓶中，氮气保护下升温至60-70℃，缓慢加入40-60份氨丙基封端聚二甲基硅氧烷，反应3-4h，然后再加入5-15份聚酯多元醇，反应1-2h，最后加入2-12份小分子二醇，反应1-2小时，反应结束后将产物倒入模具中，固化24-48h，从模具中取出得到可热塑加工的硅橡胶。
4.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特征在于，在一个实施方式中，所述氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷的分子量为1000-20000；
在一个实施方式中，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯中的任一种；
在一个实施方式中，所述聚酯多元醇分子量为1000-3000，为聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇中一种或任几种的混合物；
在一个实施方式中，所述小分子二醇为1，4-丁二醇、1,6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚中任一种。
5.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特征在于，在一个实施方式中，所述的抗菌材料的制备方法包括如下步骤：制备多孔阴离子聚氨酯纳米纤维，将其浸泡于含有季铵盐杀菌剂的水溶液中，取出后烘干，得到抗菌材料。
6.根据权利要求5所述的用于选择性激光烧结3D打印的抗菌硅橡胶粉体材料，其特征在于，在一个实施方式中，所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏和生，周玲娟，费国霞，
申请(专利权)人：江苏集萃先进高分子材料研究所有限公司，南京墨分三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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