一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3d打印用材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料及其制備方法，屬 于3D打印用材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印機(jī)出現(xiàn)在上個世紀(jì)下半葉，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變傳統(tǒng)制造業(yè)效率 低、周期長、成本高以及難以制備復(fù)雜產(chǎn)品等缺點。3D打印機(jī)的工作原理與普通噴墨打印機(jī) 基本原理相同，是采用分層打印的辦法來實現(xiàn)快速成型的設(shè)備。通過計算機(jī)控制把材料進(jìn) 行分層打印，最終將模型轉(zhuǎn)化成立體實物。3D打印技術(shù)采用分層打印來實現(xiàn)，每層的打印主 要由兩步：首先在所需要打印的區(qū)域打印上一層特殊的粘結(jié)劑；其次在打印有粘結(jié)劑的區(qū) 域均勻的打印上一層粉末材料，當(dāng)粉末材料遇到膠水后會迅速地粘結(jié)或交聯(lián)；下一層的打 印是重復(fù)該步驟，經(jīng)過這樣的重復(fù)打印完成即可得到產(chǎn)品。
[0003]目前三維立體打印機(jī)常用的膠粘結(jié)劑材料主要是水性的粘結(jié)劑，例如，以淀粉基 復(fù)合粉末、水泥及石膏等粉末采用的粘結(jié)劑是水、無機(jī)、有機(jī)溶劑等以及一些高分子樹脂 等。中國專利號CN102093646A，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種用于三維打印快速成型的材料及其 制備方法。該方案公開了改性粉末材料A和粘結(jié)劑B的制備方法：改性粉末材料A的制備： 將粉末材料與第一溶劑加入到球磨機(jī)或研磨機(jī)中研磨，得到粉末材料預(yù)處理料；將表面活 性劑，潤滑劑，有機(jī)樹脂逐次加入到第二溶劑中，攪拌分散2~3h，得到改性液；將粉末材料 預(yù)處理料與改性液混合，放入研磨機(jī)中，常溫混合，研磨，干燥，研磨粉碎，得到改性粉末材 料A;粘結(jié)劑B的制備：按質(zhì)量份數(shù)計，將1000份的第三溶劑、0~15份顏料和1~10份樹 脂加入攪拌機(jī)中，常溫攪拌2~3h，待分散均勻穩(wěn)定后，得到粘結(jié)劑B。使用時，1份粉末材 料A與0. 01~0. 07份粘結(jié)劑B配合使用。其不足之處在于所使用的粉末材料需要經(jīng)過改 性處理且打印出來的制品的強(qiáng)度低、韌性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述存在的問題，本發(fā)明的主要目的在于一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基 3D打印用材料及制備方法，該方法制備的3D打印用材料具有粘結(jié)強(qiáng)度高、韌性好的特點。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠 基3D打印用材料（粘結(jié)劑），其特征在于：該材料由混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng) 材料和溶劑制備而成，混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料、溶劑按照質(zhì)量份數(shù)配比 為（1~30) : (1~20) : (1~98)，通過高速剪切機(jī)剪切共混得到。
[0006] 所述混煉橡膠是由生膠、增粘樹脂、補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑、增塑劑、防老劑、活性劑、促進(jìn) 劑、硫化劑所組成，各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：
[0007]
【主權(quán)項】
1. 一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于：該材料由混煉橡 膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料和溶劑制備而成，混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增 強(qiáng)材料、溶劑按照質(zhì)量份數(shù)配比為（1~30) : (1~20) : (1~98)，通過高速剪切機(jī)剪切共 混得到。
2. 如權(quán)利要求1所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述混煉橡膠是由生膠、增粘樹脂、補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑、增塑劑、防老劑、活性劑、促進(jìn)劑、硫化 劑所組成，各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：
3. 如權(quán)利要求1所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料是將熱塑性聚合物母粒與乙酸丁酸纖維素按質(zhì)量比 (10-50) : (50-90)制備而成，所述熱塑性聚合物母粒為PVA-co-PE、PTT、PA6、HDPE、PBT、 iPP、IPET-PEG 中一種。
4. 如權(quán)利要求1所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述溶劑為丙酮、乙醇、汽油、二氯甲烷、四氯化碳中的任意一種或任意兩種以上按任意質(zhì) 量配比的混合。
5. 如權(quán)利要求2所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述生膠是由氯丁橡膠、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、三 元乙丙橡膠、二元乙丙橡膠、硅橡膠中的任意一種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合。
6. 如權(quán)利要求2所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述增粘樹脂為固體古馬隆樹脂、液體古馬隆樹脂、對叔丁基苯酚甲醛樹酯（2402R)、液體 丁腈橡膠中的任意一種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合。
7. 如權(quán)利要求2所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述補(bǔ)強(qiáng)劑為高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、快壓出炭黑、中粒子熱裂法炭黑以及白炭黑其中的 任意一種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合。
8. 如權(quán)利要求2所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述填充劑為輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉、陶土、鈦白粉中的任意一種或任意 兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合。
9. 如權(quán)利要求2所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料，其特征在于： 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、癸二酸二辛酯、TP90B、TP95、環(huán)氧大 豆油、機(jī)油、黑油膏中的任意一種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合； 所述防老劑分為物理防老劑和化學(xué)防老劑，其中物理防老劑為石蠟；化學(xué)防老劑為防 老劑4010NA、防老劑RD、防老劑A、防老劑D、防老劑AW、防老劑4020、防老劑MB中的任意一 種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合； 所述活性劑為氧化鋅、硬脂酸中的任意一種或兩種按任意質(zhì)量配比的混合； 所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑NA-22、促進(jìn)劑D、促進(jìn)劑CZ、促進(jìn)劑NOBS、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑M、促 進(jìn)劑TMTD、促進(jìn)劑TRA中的任意一種或任意兩種以上按任意質(zhì)量配比的混合； 所述硫化劑為氧化鋅、氧化鎂、硫磺、過氧化二異丙苯（DCP)中的任意一種或任意兩種 以上按任意質(zhì)量配比的混合。
10.如權(quán)利要求1所述一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料的制備方法， 其特征在于包括如下步驟： 1) 混煉橡膠的制備： 按各原料所占質(zhì)量份數(shù)為：生膠100份，增粘樹脂5~30份，補(bǔ)強(qiáng)劑5~50份，填充 劑10~60份，增塑劑10~40份，防老劑0~5份，活性劑3~10份，促進(jìn)劑0. 5~4份， 硫化劑1~10份；選取生膠、增粘樹脂、補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑、增塑劑、防老劑、活性劑、促進(jìn)劑和 硫化劑； 將生膠與增粘樹脂加到開煉機(jī)上塑煉，待生膠與增粘樹脂的母煉膠門尼粘度達(dá)到 40-70后，向開煉機(jī)中加入防老劑、活性劑、促進(jìn)劑，待上述完全混入后，然后加入補(bǔ)強(qiáng)劑、填 充劑、增塑劑，待上述完全混入后，最后加入硫化劑，得到混煉橡膠； 2) 熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料的制備： 將熱塑性聚合物母粒與乙酸丁酸纖維素按質(zhì)量比（10-50):(50-90)均勻混合后經(jīng)雙 螺桿擠出機(jī)熔融擠出、牽伸得到熱塑性聚合物/乙酸丁酸纖維素共混纖維；熱塑性聚合物/ 乙酸丁酸纖維素共混纖維經(jīng)丙酮萃取，得到熱塑性聚合物納米纖維；將上述萃取得到的熱 塑性聚合物納米纖維在粉碎機(jī)的高速剪切作用下粉碎，得到分散均勻的熱塑性能聚合物納 米纖維增強(qiáng)材料； 3) 按混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料、溶劑按照質(zhì)量份數(shù)配比為（1~30): (1~20) :(1~98)，選取混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料和溶劑；通過高速剪 切機(jī)剪切共混，得到高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種3D打印用材料及其制備方法，屬于3D打印用材料領(lǐng)域。一種高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料(粘結(jié)劑)，其特征在于：該材料由混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料和溶劑制備而成，混煉橡膠、熱塑性聚合物納米纖維增強(qiáng)材料、溶劑按照質(zhì)量份數(shù)配比為(1～30)：(1～20)：(1～98)，通過高速剪切機(jī)剪切共混得到。制備出的高韌性的納米纖維增強(qiáng)橡膠基3D打印用材料具有粘結(jié)強(qiáng)度高、韌性好的特點，同時三維打印機(jī)用粉末材料不需經(jīng)過預(yù)處理，適合大規(guī)模、快速生產(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)品。
【IPC分類】C08L7-00, C08L61-08, C08L23-16, C08L9-06, C08L9-00, C08K3-34, C08L23-34, C08K3-04, C08K5-09, B33Y10-00, C08L1-14, C08K3-06, C08L83-04, C08K3-26, C08L11-00, C08K13-02, C08L9-02, B33Y70-00, C08L45-02
【公開號】CN104761761
【申請?zhí)枴緾N201510140550
【發(fā)明人】王棟, 夏明 , 周舟, 劉瓊珍, 陶義飛, 李沐芳
【申請人】武漢紡織大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月28日