三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料及制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，公开了三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料及制备方法和应用。该三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的原料包括尼龙6、氧化石墨烯、碳酸钙、热稳定剂和硅烷偶联剂；本发明专利技术利用氧化石墨烯的表面含有微小的孔洞，大量含氧官能团存在于这些孔洞的边缘以及片层的边缘，含氧官能团赋予了氧化石墨烯新的特性，如亲水性、分散性、与聚合物的相容性等，同时利用氧化石墨烯上的羧基与尼龙6分子链的端氨基反应增强氧化石墨烯与尼龙6基体间的界面相互作用，增强氧化石墨烯在尼龙6基体中的分散性，另外碳酸钙和氧化石墨烯产生共同作用，在尼龙6基体中产生均匀的网络结构，有利于微孔形成，从而具备良好的吸湿、保暖性能。暖性能。

【技术实现步骤摘要】
三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，特别涉及三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]三维打印技术(Three
‑
dimensional Printing，3DP)，起源于20世纪80年代，是一种以数字模型文件为基础，采用离散材料(液体、粉末、丝、片、板等)，通过逐层累加的方式来制造任意复杂形状物体的技术。其工作原理是先通过计算机建模软件建模，或者对现有的物体进行扫描，再将建成的三维模型分区成逐层的截面，即切片，进而指导打印机利用打印材料进行逐层打印，层层叠加成三维立体成品。
[0003]常用的打印材料有聚乳酸(PLA)，丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸聚酯(PC)、尼龙(PA)等。以尼龙材料为例，尼龙材料因其重量轻、机械性能好、耐化学性好、加工工艺简单、成本相对较低，被广泛应用于纺织领域，而采用单一的尼龙6通过三维打印出的纺织品己经不能满足市场对纺织品的多样化功能性需求。目前，石墨烯基复合尼龙材料采用了石墨烯对尼龙材料进行改性，使得复合材料具有强度高、重量轻、柔韧性好的特点。石墨烯基复合尼龙材料主要解决了产品的强度问题，但由于石墨烯本身的亲水性、分散性较差，且与尼龙聚合物的相容性较差，采用石墨烯基复合尼龙材料经过3D打印得到的纺织品无法达到保暖、吸湿的功能性需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，采用本专利技术的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料经过3D打印得到的纺织品具备良好的保暖、吸湿性能。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，制备所述三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的原料包括：尼龙6、氧化石墨烯、碳酸钙、热稳定剂和硅烷偶联剂。
[0006]优选地，所述氧化石墨烯在所述三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料中的添加量为2
‑
8wt％。
[0007]优选地，所述碳酸钙和所述硅烷偶联剂的质量比为40
‑
50:1。
[0008]优选地，所述尼龙6的分子量为10000
‑
15000，常温下的粘度为2.5
‑
3。
[0009]优选地，所述氧化石墨烯为粉末状的氧化石墨烯，规格为2500
‑
3000目。
[0010]优选地，所述热稳定剂包括硬脂酸锌、二硬脂酸锌、三羟乙基异氰尿酸酯中的至少一种。
[0011]优选地，所述硅烷偶联剂包括γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH
‑
550)、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0012]本专利技术的第二方面提供本专利技术所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的制
备方法，包括以下步骤：
[0013]将所述尼龙6、所述氧化石墨烯、所述碳酸钙、所述热稳定剂和所述硅烷偶联剂进行混合，熔融挤出，得到所述三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料。
[0014]优选地，本专利技术所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015]将所述碳酸钙和所述硅烷偶联剂加入到溶剂中，搅拌，再经过去除溶剂，干燥，得到预处理碳酸钙；
[0016]将所述预处理碳酸钙和所述氧化石墨烯混合搅拌5
‑
10min，再加入所述尼龙6，混合搅拌5
‑
10min，然后熔融挤出，得到所述三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料。
[0017]需要说明的是，本专利技术通过采用硅烷偶联剂对碳酸钙进行预处理，经表面处理后的碳酸钙与尼龙基体具有较强的界面作用力，并形成良好的分散效果，可使氧化石墨烯更均匀地分散在尼龙6材料中，而未经硅烷偶联剂预处理的碳酸钙，未能于尼龙基体形成良好界面作用，容易达不到分散氧化石墨烯的效果。
[0018]优选地，所述熔融挤出的温度为185
‑
220℃。
[0019]优选地，所述熔融挤出采用双螺杆挤出机；挤出机各段的温度为185
‑
220℃；螺杆转速为60
‑
80r/min。
[0020]优选地，所述溶剂采用95wt％乙醇溶液。
[0021]优选地，所述搅拌的时间为1
‑
3h。
[0022]优选地，所述干燥的过程具体包括：在80
‑
100℃的真空干燥箱中烘干至物料的含水率低于0.5wt％。
[0023]优选地，所述预处理碳酸钙的含水率低于0.5wt％。本专利技术通过限定预处理碳酸钙的含水率低于0.5wt％，可提高三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的吸湿、保暖性能。
[0024]本专利技术的第三方面提供本专利技术所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料在三维打印中的应用。
[0025]本专利技术的第四方面提供一种纺织品，所述纺织品由本专利技术所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料经三维打印制备而成。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0027](1)本专利技术三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料添加有氧化石墨烯和碳酸钙，其中氧化石墨烯是石墨烯表面功能化的衍生物，与石墨烯表面完整单一的原子层不同，氧化石墨烯的表面含有一些微小的孔洞，大量含氧官能团(如羟基、羧基、环氧基等)存在于这些孔洞的边缘以及片层的边缘，含氧官能团赋予了氧化石墨烯新的特性，如亲水性、分散性、与聚合物的相容性等，解决了尼龙6的亲水性差的问题，同时利用氧化石墨烯上的羧基与尼龙6分子链的端氨基反应增强氧化石墨烯与尼龙6基体间的界面相互作用，增强氧化石墨烯在尼龙6基体中的分散性，另外碳酸钙和氧化石墨烯共同作用，在尼龙6基体中产生均匀的网络结构，有利于微孔形成，在这些因素的综合作用下，使得本专利技术三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料具备良好的吸湿、保暖性能。
[0028](2)本专利技术三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的制备方法简单易行，原料易得成本低，可大规模工业化生产。
具体实施方式
[0029]为了让本领域技术人员更加清楚明白本专利技术所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本专利技术要求的保护范围不构成限制作用。
[0030]以下实施例中所用的原料、试剂、装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
[0031]本专利技术中的常温是指10
‑
30℃。
[0032]实施例1
[0033]一种三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，按照质量百分比计，由以下原料组成：尼龙6 80％、氧化石墨烯2％、碳酸钙10％、硬脂酸锌7.75％和γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷0.25％。
[0034]其中，尼龙6的分子量为10000，常温下的粘度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，其特征在于，制备所述三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料的原料包括：尼龙6、氧化石墨烯、碳酸钙、热稳定剂和硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，其特征在于，所述氧化石墨烯在所述三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料中的添加量为2
‑
8wt％。3.根据权利要求1所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，其特征在于，所述碳酸钙和所述硅烷偶联剂的质量比为40
‑
50:1。4.根据权利要求1所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，其特征在于，所述尼龙6的分子量为10000
‑
15000，常温下的粘度为2.5
‑
3Pa
·
s。5.根据权利要求1所述的三维打印用氧化石墨烯改性尼龙材料，其特征在于，所述氧化石墨烯为粉末状的氧化石墨烯，规格为2500
‑
3000目。6.权利要求1
‑
5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏华晓，陈海宏，李家成，
申请(专利权)人：广东瑞源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：