一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及新材料制备领域，具体关于一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法；其技术方案为：120‑150份的预处理聚碳酸酯粒料，5‑10份的导电炭黑粉料，4.5‑9.5份的不锈钢纤维母粒，0.5‑1.5份的碳纳米管，12‑18份的壳核增韧剂，以及其他助剂加入双螺杆挤出机，熔融挤出即可得到一种聚碳酸酯复合新材料；本方案采用导电碳黑，不锈钢纤维和碳纳米管三种导电填料复配使用，有效提升材料的导电性能；采用一种壳核增韧剂，能与材料产生一定的界面黏结力，从而吸收冲击能量，实现增韧效果，提高材料的冲击强度。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法
本专利技术涉及材料制备领域，具体关于一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法。
技术介绍
3D打印技术已在全球范围内引起重视，同时也在不断取得新成就，3D打印自身得到改善的同时也在促进其他行业和学科进步。3D打印材料相关技术也得到了巨大的发展。CN103788359B公开了一种可降解壳聚糖改性羟基丁酸酯的3D打印材料的制备方法，在反应容器中加入3-羟基丁酸乙酯和复合催化剂，在氮气的保护下，加热至140-160℃，充分搅拌1-2.5小时；然后缓慢抽真空，保持温度135-140℃，反应16-20小时得产物聚羟基丁酸酯；称取上述所制聚羟基丁酸酯，过氧化二苯甲酰，羧甲基壳聚糖，丙酮加入反应釜中，充入氮气进行保护，反应2.5-3.5小时，离心分离产品，得到羧甲基壳聚糖/聚羟基丁酸酯的共聚物。该专利技术产物热分解温度高，结晶性以及生物降解性能良好，具有一定的水溶性，安全环保，无毒，便于成型加工和工业化生产；能应用于3D打印人体填充型材，具有稳定的生物安全性。CN105585830B公开一种具有木质属性的改性聚乳酸复合3D打印材料及制备方法与应用。该打印材料包含如下组分：聚乳酸原料70-90份、经过碱处理的木质粉末颗粒7.5-20.5份、1-3份硅烷偶联剂、热塑性弹性体1-5份、纳米抗菌剂0.5-1.5份。该专利技术通过将前述原料混合，通过单螺杆塑料挤出机挤出的熔融物冷却定型，干燥、牵引、绕线，得到打印材料。该打印材料在保持良好的韧性和力学性质外，还显示出木头的质感、成色和味道，同时改善了木粉原本容易膨胀堵头的现象，并且扩宽了木粉可选的种类，因此可以用于打印一些仿木质家具产品；增加了该木塑材料的自清洁抗菌能力，这对利用该材料打印出来的家具产品有较大的环保提升。CN105218939B公开了一种可发泡的3D打印材料及其制备方法。该打印材料主要包括：增韧剂，蜡，增粘树脂，硬脂酸，抗氧剂，颜料和发泡剂。该材料具有柔性特征，能在服装面料上进行3D打印，发泡之后能够增强图案的立体感，而且可以调整发泡温度和发泡时间来达到想要的发泡效果，且不存在收缩率大而影响最终制品性能的问题，同时打印过程和发泡过程环保无毒害、无气味。聚碳酸酯材料具有优异的综合性能，该材料及其合金广泛应用于各行各业。但是由于聚碳酸酯材料本身熔融温度和熔体粘度比较高，常规熔融沉积3D打印机的加热喷头不能快速将其熔化，熔体也没有足够的流动性，难以保证打印过程中稳定流出；打印制品易出现翘曲，难以制备出形状、尺寸稳定的合格品。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法。一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法，制备技术方案如下：按照质量份数：120-150份的预处理聚碳酸酯粒料，5-10份的导电炭黑粉料，4.5-9.5份的不锈钢纤维母粒，0.5-1.5份的碳纳米管，12-18份的壳核增韧剂，0.3-0.7份的抗氧剂三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯，0.1-0.5份的润滑剂硬脂酸，0.5-1.0份的偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、0.4-0.8份的紫外线吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出即可得到一种聚碳酸酯复合新材料。所述的壳核增韧剂按照以下技术方案制备：步骤一：按照质量份数，在高压反应器中，加入20-30份的纳米二氧化硅加入到300-500份的质量百分比浓度0.1%-1.5%的乙烯基三乙氧基硅烷的水溶液，60-70℃处理60-180min，步骤二：继续加入1.2-3.5份的硼酸三烯丙酯，2-6份烯丙基甲基碳酸酯，0.2-1.3份丙烯酸镍，0.5-1.1份过氧化苯甲酰，1-4份明胶，通入氮气，控温70-80℃，压力0.5-1.5MPa,反应5-10h；完成反应后静置陈化10-15h，然后过滤，洗涤，在60-80℃的真空干燥箱中干燥7-12h，即可得到一种壳核增韧剂。壳核增韧剂采用乙烯基三乙氧基硅烷对纳米二氧化硅进行处理，二氧化硅表面的羟基与硅氧烷反应，生成乙烯基修饰的二氧化硅。其部分方程式示意为：乙烯基修饰的二氧化硅与硼酸三烯丙酯，烯丙基甲基碳酸酯，丙烯酸镍发生聚合反应，在二氧化硅的表面生成含硼聚合物。其部分方程式示意为：所述的预处理聚碳酸酯粒料预处理方法为：按照质量份数，将120-150份的聚碳酸酯粒料放入到100-115℃的烘箱中烘干20-24h，然后加入到搅拌器中，加入0.5-1.5份的液体石蜡搅拌30-60min即可。所述的导电炭黑粉料粒径为50-100nm，使用前需要在100-115℃的烘箱中烘干20-24h。所述的不锈钢纤维母粒不锈钢纤维含量为60%-65%，纤维直径为10-15μm，使用前需要在80-90℃的烘箱中烘干20-24h。所述挤出机主螺杆长径比为20-25，转速为60-70rpm；加热段四段温度分别为250-260℃，260-270℃，265-275℃，260-270℃；采用4-8rpm的喂料速度。本专利技术方法公开的一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法，本方案采用导电碳黑，不锈钢纤维和碳纳米管三种导电填料复配使用，有效提升材料的导电性能；采用一种壳核增韧剂，能与材料产生一定的界面黏结力，从而吸收冲击能量，实现增韧效果，提高材料的冲击强度。乙烯基修饰的二氧化硅与硼酸三烯丙酯，烯丙基甲基碳酸酯，丙烯酸镍发生聚合反应，在二氧化硅的表面生成含硼聚合物，碳酸酯的官能团存在使增韧剂与聚碳酸酯树脂相容性好，可充分混合均匀，增韧剂中镍的配合物可以协同作用，提高体积导电率，也可以增强韧性。附图说明图1为实施例5制备的壳核增韧剂的傅里叶红外光谱图：在459cm-1附近存在二氧化硅的吸收峰，说明纳米二氧化硅参与了反应；在1730cm-1附近存在酯羰基的伸缩吸收峰，在2964cm-1附近存在碳氢的伸缩吸收峰，说明烯丙基甲基碳酸酯参与了反应；在789cm-1附近存在硅氧的对称伸缩吸收峰，在688cm-1附近存在硅碳的对称伸缩吸收峰，说明乙烯基三乙氧基硅烷参与了反应；在3392cm-1附近存在酰胺的氮氢的伸缩吸收峰，在1267cm-1附近存在酰胺的碳氮单键的伸缩吸收峰，说明明胶参与了反应；在1430cm-1附近存在硼氧键的吸收峰，说明硼酸三烯丙酯参与了反应；四烯丙基溴化铵的碳氮单键并入1083cm-1处的大峰中；在1641cm-1附近无明显的碳碳双键吸收峰，说明双键基本已参与反应。具体实施方式下面通过具体实施例对该专利技术作进一步说明：采用GB/T1043.1-2008塑料.简支梁冲击性能的测定材料的冲击强度，体积导电率按照GBT11007-2008电导率仪试验方法测试。实施例1一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法，制备技术方案如下：按照质量kg数：130kg预处理聚碳酸酯粒料，8kg导电炭黑粉料，6.5kg不锈钢纤维母粒，1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法，制备技术方案如下：/n按照质量份数： 120-150份的预处理聚碳酸酯粒料，5-10份的导电炭黑粉料，4.5-9.5份的不锈钢纤维母粒，0.5-1.5份的碳纳米管，12-18份的壳核增韧剂，0.3-0.7份的抗氧剂三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯，0.1-0.5份的润滑剂硬脂酸，0.5-1.0份的偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、0.4-0.8份的紫外线吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出即可得到一种聚碳酸酯复合新材料。/n

【技术特征摘要】
20200630 CN 20201060615401.一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法，制备技术方案如下：
按照质量份数：120-150份的预处理聚碳酸酯粒料，5-10份的导电炭黑粉料，4.5-9.5份的不锈钢纤维母粒，0.5-1.5份的碳纳米管，12-18份的壳核增韧剂，0.3-0.7份的抗氧剂三(2,4-二叔丁基苯酚)亚磷酸酯，0.1-0.5份的润滑剂硬脂酸，0.5-1.0份的偶联剂3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、0.4-0.8份的紫外线吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮混合均匀，加入双螺杆挤出机，熔融挤出即可得到一种聚碳酸酯复合新材料。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印聚碳酸酯合金新材料的制备方法，其特征在于：所述的壳核增韧剂按照以下技术方案制备：
步骤一：按照质量份数，在高压反应器中，加入20-30份的纳米二氧化硅加入到300-500份的质量百分比浓度0.1%-1.5%的乙烯基三乙氧基硅烷的水溶液，60-70℃处理60-180min，
步骤二：继续加入1.2-3.5份的硼酸三烯丙酯，2-6份烯丙基甲基碳酸酯，0.2-1.3份丙烯酸镍，0.5-1.1份过氧化苯甲酰，1-4份明胶，通入氮气，控温70-80℃，压力0.5-1.5MPa,...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玲琼，徐飞飞，邱凤桃，夏益锋，
申请(专利权)人：绍兴市上虞区理工高等研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33