一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法技术

本发明专利技术提供一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法，该方法通过选择具有高氧化性插层剂或氧化剂的可膨胀石墨，与固相力化学反应器处理所得铝塑超细粉体，共混挤出成型为3D打印丝条，通过熔融沉积成型3D打印过程中所特有的工艺温度条件使得可膨胀石墨原位膨胀，并在受限空间内插层剂释放，使铝金属表面发生原位氧化反应，同时又利用熔融堆积成型3D打印过程中的高剪切力，实现二维纳米材料的特殊取向和网络结构构筑，从而制备得到高性能导热绝缘3D打印制品。本发明专利技术制备所得3D打印制品导热系数不低于2.5W/mK，电导率小于10

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法


[0001]本专利技术属于废弃铝塑包装材料回收利用
，具体涉及一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法，特别涉及利用中国授权专利技术专利ZL 95111258.9所公开的力化学反应器对上述废弃铝塑包装材料进行处理。

技术介绍

[0002]铝塑包装由金属铝和塑料组成，具有独特多层结构，可阻隔水蒸气、气体和紫外线等，广泛应用于食品、电子及药品的包装领域。我国铝塑包装增长迅速，但其使用寿命相对较短，大量废弃铝塑包装随之产生，保守估计超过200万吨/年。铝塑包装不同阻隔层间粘接强度高，常规方法较难分离，无法利用，主要通过填埋或焚烧处理，极大污染环境，严重浪费资源(AK Kulkarni,S Daneshvarhosseini,H Yoshida.The Journal of Supercritical Fluids,2011,55,992
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997)。近年来，大量研究者对铝/塑分离回收技术进行了系统研究，其主要包括机械分离和化学分离。机械分离通过机械力将铝箔和塑料分离，其成本较低、易于规模化，但分离效果仍有待提高(Yan D,Peng Z,Liu Y,Li L,Huang Q,Xie M,Wang Q.Waste Management,2015,35,21
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8)；化学分离使用弱酸或碱溶剂高温蒸煮与铝箔发生氧化反应，实现铝箔和塑料分离，其分离较为彻底，产物品质高，但该法面临溶剂回收困难、成本高等挑战(Samor
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C,Cespi D,Blair P,Galletti P,Malferrari D,Passarini F,Vassura I,Tagliavini E.Green Chemistry,2017,19,1714
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1720.)。目前报道的废弃铝塑回收主要方法主要通过铝/塑分离实现回收利用，难以同时解决二次污染及高值利用的难题，开发废弃铝塑包装免分离高附加值回收利用加工的新技术新原理，是解决废弃铝塑包装环境污染与资源利用的迫切需要。
[0003]本专利技术申请人在先授权专利“一种由废弃铝塑包装材料制备的高导热绝缘材料及其方法”(CN108440824B)，公开了一种由废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘材料的方法，是将废弃铝塑包装材料和石墨加入固相力化学反应器研磨10
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15次制备复合功能粉体，研磨过程中原位氧化铝片表层形成氧化铝绝缘层，通过挤出或密炼可制备电导率低于10
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S/cm，导热系数不低于1.5W/mK的导热绝缘复合材料。
[0004]但是，上述专利所公开的技术方案中，其必要技术手段是在固相力化学反应器对铝塑包装材料的碾磨过程中，通入氧气原位氧化铝塑包装材料中的铝片，该工艺条件具有如下缺点：一、其中的固相力化学反应器为专利ZL 95111258.9所公开的力化学反应器，其双磨盘式结构及高磨盘间压力决定了在碾磨过程中，对其中的物料进行剪切碾磨的同时还要通入足量的氧气是十分困难的工艺条件，一方面氧气通入到磨盘盘面的途径方式有限，另一方面铝片在碾磨过程中与氧气的接触不够充分，所形成的氧化铝片层有限；二、其石墨的投料量占比较高，若将其应用于3D打印技术，由于无机填料在3D打印过程的温度下无法熔融，石墨占比的增加会导致复合物粘度的增加，过高的石墨占比会堵塞3D打印流道，无法顺利出丝制备制品。
[0005]3D打印技术是近年来发展的多学科交叉的新兴技术，熔融沉积成型(FDM)技术是其重要组成部分，其主要以聚合物为基体，通过层叠印刷构建制件。3D打印原料主要为丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯共聚(ABS)和聚乳酸(PLA)等，其成本较高，种类极为有限。国内外研究机构已逐渐探索使用再生塑料制备3D打印制品(F.A.Cruz Sanchez,H.Boudaoud,M.Camargo,J.M.Pearce.Journal of Cleaner Production,264(2020)121602.)，如采用来自电子废弃塑料的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制备丝条，其3D打印制品强度较高，可与商业材料相媲美。通过添加功能填料如金属、陶瓷、碳纳米材料等，是来制备高附加值3D打印制品的重要方法，其可制备具有导热、导电、电磁屏蔽等多功能复杂结构制件。
[0006]因此，若能够将废弃铝塑包装材料制备导热绝缘材料与3D打印技术相结合，将极大的有利于制备具有复杂结构的导热绝缘3D打印制品，同时，也亟需另一种技术方案以解决上述工艺的技术缺陷。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是解决上述
技术介绍
中的问题，提供一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法，该方法通过选择具有氧化性的插层剂或氧化剂的可膨胀石墨，与固相力化学反应器处理所得铝塑超细粉体，共混挤出成型为3D打印丝条，通过熔融沉积成型3D打印过程中所特有的工艺温度条件使得可膨胀石墨原位膨胀，并在受限空间内插层剂释放，使铝金属表面发生原位氧化反应，同时又利用熔融堆积成型3D打印过程中的高剪切力，实现二维纳米材料的特殊取向和网络结构构筑，从而制备得到高性能导热绝缘3D打印制品。
[0008]为实现上述目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
[0009]一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法，包括以下步骤：
[0010](1)选取废弃铝塑包装材料或制品，经过包括洗净的预处理后，将其处理粉碎至均粒径不高于100um的废弃铝塑包装粉体；
[0011](2)将废弃铝塑包装粉体加入磨盘型固相力化学反应器中进行碾磨粉碎，待碾磨完成后，收集得废弃铝塑超细粉体；其中，磨盘型固相力化学反应器的工艺参数为：碾磨压力为3～8MPa，磨盘盘面温度通过通入循环冷却液体控制温度为0～15℃，循环碾磨2～15次；
[0012](3)将步骤(2)制得的废弃铝塑超细粉体与可膨胀石墨共混，并通过挤出成型制备得3D打印丝条；其中，所述废弃铝塑超细粉体与可膨胀石墨的质量配比为(77～82)：(18～23)，挤出加工成型温度为170～200℃，挤出速度为20～35r/min；
[0013]其中，所述可膨胀石墨选用膨胀起始温度为165℃，且膨胀倍率为200～500ml/g的可膨胀石墨；
[0014](4)将步骤(3)制备所得3D打印丝条通过熔融沉积成型3D打印技术，制备得到高导热绝缘3D打印制品；其中，熔融沉积成型3D打印技术的工艺参数为：打印温度为165～210℃，打印速度为100～1000mm/min。
[0015]其中，步骤(1)中所述废弃铝塑包装材料或制品，通常为市面上应用于包装的铝塑包装材料或制品，如(将纸分离后的)牛奶包装，面膜，牙膏等；其中，其铝含量为10～20wt％的废弃铝塑包装材料或制品为本专利技术的适宜选择。本领域技术人员可查询废弃铝塑包装材
料或制品的规格确定是否符合将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃铝塑包装材料制备高导热绝缘3D打印制品的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选取废弃铝塑包装材料或制品，经过包括洗净的预处理后，将其处理粉碎至均粒径不高于100um的废弃铝塑包装粉体；(2)将废弃铝塑包装粉体加入磨盘型固相力化学反应器中进行碾磨粉碎，待碾磨完成后，收集得废弃铝塑超细粉体；其中，磨盘型固相力化学反应器的工艺参数为：碾磨压力为3～8MPa，磨盘盘面温度通过通入循环冷却液体控制温度为0～15℃，循环碾磨2～15次；(3)将步骤(2)制得的废弃铝塑超细粉体与可膨胀石墨共混，并通过挤出成型制备得3D打印丝条；其中，所述废弃铝塑超细粉体与可膨胀石墨的质量配比为(77～82)：(18～23)，挤出加工成型温度为170～200℃，挤出速度为20～35r/min；其中，所述可膨胀石墨选用膨胀起始温度为165℃，且膨胀倍率为200～500ml/g的可膨胀石墨；(4)将步骤(3)制备所得3D打印丝条通过熔融沉积成型3D打印技术，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨双桥，韦宝杰，白时兵，王琪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：