【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物基功能复合材料，具体涉及一种3d打印导电复合材料、制备方法以及应用。
技术介绍
1、随社会的快速发展和新材料的快速成型，3d打印应运而生，其极强的创新性和实验性，已然成为当下新产品开发的主要加工技术，其中fdm打印工艺以其使用方便、成本低等优点普及率很高。但是，目前可利用fdm3d打印工艺的材料较少，影响了该技术的发展及推广应用。近年来，随着人口结构变更与经济实力的增长，可穿戴设备越来越受到人们的欢迎，并给人们的生活带来越来越多的便利；再次在医学上药物的导入对导电材料的定制化需求越来越高，研发可用于医美领域的新型3d打印导电高分子材料是市场的急迫需要。
2、高分子材料以其价格低廉、性能优异和多功能等优势逐步在各个领域中占据不可或缺的地位，但是其制品由于不易降解、数量多等对环境产生了巨大负担。近些年来，国家对环境污染治理的逐渐重视，不断更新的禁塑令让可降解生物基聚合物材料加速进入到人们的生产生活中。在可降解生物基塑料中，聚己内酯(pcl)是一种半结晶型脂肪族聚酯，分子链规整性高和柔顺性好，玻璃化转变温度约为-60℃，熔融温度约为57℃，常温下处于高弹态，表现出优异的韧性。同时，pcl还具有优异的生物相容性和药物通透性，因此在生物医疗领域得到了极大的关注。然而pcl的强度和弹性模量较低，拉伸强度仅为15～25mpa，致使其使用范围受到限制。聚乳酸(pla)具有较好的强度、加工性能和可生物降解性，取自于玉米、小麦等可再生植物资源，是取代传统石油基聚合物材料的理想选择之一。然而，高分子材料本身的电绝缘特性
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有导电复合材料缺陷，本专利技术提供一种优异综合性能的可用于3d打印的导电复合材料，利用碳纳米管和炭黑两种纳米材料的协同作用，实现了本材较传统导电复合材料电导率提高了一个数量级，并且拉伸强度较高，断裂伸长率大，更适合应用于医疗中的个人定制化3d打印和柔性可穿戴电子设备中，并具有良好的环境友好性。本专利技术的另一个目的在于提供所述的3d打印导电复合材料的制备方法，该方法的优势在于制备过程简单，生产成本低，可实现大规模生产。
2、为达到以上专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术一方面，提供了一种3d打印导电复合材料，是由包含碳纳米管、炭黑、聚乳酸、聚己内酯制备而成的。
4、作为一种优选的方案，碳纳米管的平均长度为8.0～14.0μm，外径为8～15nm，比表面积为250～300m2/g。炭黑粒径范围为70.0～80.0μm。
5、作为一种优选方案，所述碳纳米管、炭黑、聚乳酸与聚己内酯的质量比为3～6：3～6：25～35：55～65。
6、作为一种优选方案，所述聚己内酯为esun聚己内酯。
7、所述聚乳酸为esun聚乳酸。
8、所述碳纳米管为穗衡超纯度碳纳米管。
9、所述炭黑为超级导电炭黑carbonecp。
10、作为一种优选方案，3d打印导电复合材料的电导率为10.0～20.0s/m。
11、本专利技术另一方面，提供了一种3d打印导电复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
12、将所述碳纳米管、所述炭黑与所述聚己内酯熔融共混、干燥、挤出第一母粒；再将所述第一母粒与所述聚乳酸混合、挤出第二母粒；或
13、将所述碳纳米管、所述炭黑、所述聚乳酸与所述聚己内酯熔融共混、干燥、挤出第二母粒；
14、将所述第二母粒在单螺杆挤出机中挤出所述3d打印导电复合材料。
15、为了充分利用不同导电粒子的导电作用，在炭黑/聚己内酯导电复合体系中引入了碳纳米管和聚乳酸。碳纳米管分散在炭黑粒子间起到“桥梁”作用，使体系的导电性能得到明显改善，并且炭黑﹕碳纳米管为1﹕1时其协同导电效果最好，在导电填料总质量分数为10％时，复合体系的体积电导率达到最大。具体的，将各原料组分进行混合处理，得到混合物；将混合物通过双螺杆挤出机在210℃(优选)下进行熔融共混并挤出，得到导电聚己内酯/聚乳酸材料。或者首先用pcl对碳纳米管和炭黑进行预包裹处理，即将pcl和碳纳米管和炭黑优先进行熔融混合，提高填充材料在基底材料中的分散性，保证实现材料的高导电率。然后再加入聚乳酸混合、挤出。
16、导电材料混合方式机械共混常温即可，无温度要求。
17、作为一种优选方案，所述第一母粒、第二母粒在双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为200～220℃。
18、作为一种优选方案，所述双螺杆挤出机的转速为55～65r/min。
19、作为一种优选方案，干燥工艺的时间为6～8h，温度为45～55℃。
20、本专利技术的第三个方面，提供了3d打印导电复合材料在医疗美容、医疗器具、电子器件中的应用。
21、作为一种优选方案，3d打印导电复合材料的打印参数包括：喷头温度为200～220℃，打印速度为80～100mm/s，打印层高为0.1～0.2mm
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
23、本专利技术公开了一种双填料协同改善聚己内酯/聚乳酸复合材料，本专利技术先将聚己内酯、聚乳酸材料与一维碳纳米管、零维炭黑导电填料进行熔融共混，混合均匀，然后在双螺杆挤出机挤出，最终得到聚己内酯/聚乳酸/碳纳米管/炭黑复合材料。通过构筑不同维度导电填料之间的协同作用，在聚己内酯、聚乳酸材料基体内部形成稳定的导电通路，从而可以在较低的增容剂包含碳纳米管、炭黑的添加下得到导电性能显著提升的聚己内酯/聚乳酸基复合材料，并且该复合材料还保持良好的力学性能，能够在电子元器件、医学美容、医疗器具等领域得到广泛的应用。现有的专利得到的导电高分子材料电导率都是通过测量熔融成型得到的样品得到的，而本专利技术立足于3d打印技术，对专利技术的导电高分子材料通过3d打印后得到的样品进行电导率测试，结果表明本专利技术材料依然具有较高的电导率，且具有良好的力学性能，对环境友好。
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1.一种3D打印导电复合材料，其特征在于，所述3D打印导电复合材料为包含碳纳米管、炭黑、聚乳酸和聚己内酯的原料制备得到。
2.根据权利要求1所述的3D打印导电复合材料，其特征在于：所述碳纳米管、所述炭黑、所述聚乳酸与所述聚己内酯的质量比为3～6：3～6：25～35：55～65。
3.根据权利要求1所述的3D打印导电复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为穗衡超纯度碳纳米管；
4.根据权利要求1所述的3D打印导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的3D打印导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一母粒、第二母粒在双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为200～220℃。
6.根据权利要求5所述的3D打印导电复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的转速为55～65r/min。
7.根据权利要求4所述的3D打印导电复合材料的制备方法，其特征在于：干燥工艺的时间为6～8h，温度为45～55℃。
8.权利要求1-3中任一项所述的3D打印导电复合材料、权利要求4-7所述的3D
9.根据权利要求8中所述的3D打印导电复合材料在医疗美容、医疗器具、电子器件中的应用，其特征在于，所述3D打印导电复合材料的打印参数包括：喷头温度为200～220℃，打印速度为80～100mm/s，打印层高为0.1～0.2mm。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印导电复合材料，其特征在于，所述3d打印导电复合材料为包含碳纳米管、炭黑、聚乳酸和聚己内酯的原料制备得到。
2.根据权利要求1所述的3d打印导电复合材料，其特征在于：所述碳纳米管、所述炭黑、所述聚乳酸与所述聚己内酯的质量比为3～6：3～6：25～35：55～65。
3.根据权利要求1所述的3d打印导电复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为穗衡超纯度碳纳米管；
4.根据权利要求1所述的3d打印导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的3d打印导电复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一母粒、第二母粒在双螺杆挤出机中挤出，挤出温度为200～220℃。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚忠，黎治通，康辉，倪子涵，赵操玺，张吉琮，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：
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