高導(dǎo)電性3d打印材料、其制備方法及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)電性3D打印材料、其制備方法及應(yīng)用。所述高導(dǎo)電性3D打印材料包含：ABS 70wt%~93wt%、碳納米管3wt%~10wt%、界面偶聯(lián)劑1wt%~5wt%以及分散潤滑劑，所述分散潤滑劑的用量為碳納米管的10wt%~60wt%。所述制備方法包括：將所述碳納米管與分散潤滑劑混合均勻，之后將獲得的混合物、界面偶聯(lián)劑與ABS密煉混合，其后熔融擠出切粒，獲得高導(dǎo)電性3D打印材料。本發(fā)明的高導(dǎo)電性3D打印材料作為打印線材不僅具有高導(dǎo)電性，而且能保證線材的可塑性和強度，可滿足具有特殊抗靜電或?qū)щ娦砸蟮牧悴考蛴∈袌鲂枨?，同時其制備工藝簡單，成本低廉，易于大規(guī)模制造生產(chǎn)。
【專利說明】
高導(dǎo)電性3D打印材料、其制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高導(dǎo)電性3D打印材料，尤其涉及一種高導(dǎo)電性3D打印ABS塑料材料、制備方法及其應(yīng)用，屬于快速成型的3D打印導(dǎo)線用導(dǎo)電材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層堆疊累積打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，國外稱為增材制造，其基本原理是疊層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術(shù)。目前，3D打印技術(shù)已在工業(yè)造型、機械制造、藝術(shù)創(chuàng)作、珠寶制作、醫(yī)學(xué)、教育等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并且隨著這一技術(shù)本身的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?br>[0003]恪融沉積成型法(FDM，F(xiàn)used Deposit1n Modeling)，是3D打印技術(shù)方法之一，是通過將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預(yù)定軌跡，以固定的速率進(jìn)行熔體沉積。對于熔融沉積成型法打印技術(shù)來說，最常用的熱塑性塑料是ABS(Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，丙稀臆-丁二稀-苯乙稀共聚物)和PLA(poIyIactice acid，聚乳酸)。
[0004]目前，3D打印塑料線材市場功能化產(chǎn)品少，無法滿足一些具有特殊抗靜電或?qū)щ娦砸蟾叩牧悴考拇蛴?。中國專利CN 103788565 A中公開了一種導(dǎo)電性的3D打印ABS線材，該線材中添加了 35?55份的納米導(dǎo)電炭黑。但是納米導(dǎo)電炭黑添加量太高，在一定程度上會影響線材的可塑性和強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于提供一種高導(dǎo)電性3D打印材料及其制備方法以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供該種高導(dǎo)電性3D打印材料的應(yīng)用。
[0007]為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
本發(fā)明實施例提供了一種高導(dǎo)電性3D打印材料，其包含:ABS 70wt%~93wt%、碳納米管3wt%~10wt%、界面偶聯(lián)劑1被%~5的％以及分散潤滑劑，所述分散潤滑劑的用量為碳納米管的10wt%~60wt%o
[0008]本發(fā)明實施例還提供了一種制備所述高導(dǎo)電性3D打印材料的方法，包括:將碳納米管與分散潤滑劑混合均勻，之后將獲得的混合物、界面偶聯(lián)劑與ABS密煉混合，密煉溫度為180?220 °C，時間為5?20min，其后在200?230 °C的溫度條件下，熔融擠出切粒，獲得所述高導(dǎo)電性3D打印材料。
[0009]本發(fā)明實施例還提供了所述的高導(dǎo)電性3D打印材料的用途，例如在制備3D打印線材中的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明實施例還提供了所述的高導(dǎo)電性3D打印材料形成的導(dǎo)電線材，其表面電阻率為13?16 Ω，拉伸強度為32MPa?45MPa。[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:
1.本發(fā)明提供的高導(dǎo)電性3D打印材料作為3D打印線材，不僅具有高導(dǎo)電性的特點，而且能保證線材的可塑性和強度，可滿足一些具有特殊抗靜電或?qū)щ娦砸蟾叩牧悴考蛴。瑥亩鴿M足3D打印對抗靜電打印線材的市場需求；
2.本發(fā)明提供的高導(dǎo)電性3D打印材料的制備工藝簡單，成本低廉，易于大規(guī)模制造生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0012]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案，其主要是一種高導(dǎo)電性3D打印材料、制備方法，以及所述高導(dǎo)電性3D打印材料于制備抗靜電或高導(dǎo)電性要求3D打印線材中的應(yīng)用。如下將對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。
[0013]本發(fā)明實施例的一個方面提供了一種高導(dǎo)電性3D打印材料，其包含:ABS70wt%-93wt%、碳納米管3wt%~10wt%、界面偶聯(lián)劑1的%~5的％以及分散潤滑劑，所述分散潤滑劑的用量為碳納米管的10wt%?60wt%。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例之一，所述高導(dǎo)電性3D打印材料進(jìn)一步包含:ABS85wt%?90wt%、碳納米管3wt%~5wt%、界面偶聯(lián)劑3的%~5的％以及分散潤滑劑，所述分散潤滑劑的用量為碳納米管的30wt%?50wt%。
[0015]優(yōu)選的，所述碳納米管包括單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。
[0016]更為優(yōu)選的，所述多壁碳納米管的管徑為I?25nm，長度為0.5?ΙΟμπι，純度彡90%，比表面積為250?300 m2/g。
[0017]作為優(yōu)選方案之一，所述界面偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、ABS接枝馬來酸酐(ABS-g-MAH)、苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)、SEBS接枝馬來酸酐(SEBS-g-MAH)中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
[0018]作為優(yōu)選方案之一，所述分散潤滑劑包括硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙月桂酰胺、乙撐雙油酸酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。
[0019]作為本發(fā)明的更為優(yōu)選的實施例之一，所述高導(dǎo)電性3D打印材料包含:ABS85wt%?90wt%、碳納米管3 wt%?5wt%、ABS接枝馬來酸酐4 wt%?5wt%以及乙撐雙硬脂酰胺，所述乙撐雙硬脂酰胺的用量為碳納米管的40wt%~50wt%。
[°02°] 本發(fā)明采用碳納米管(Carbon Nanotubes，簡稱CNTs)作為導(dǎo)電填料，因其優(yōu)異的電學(xué)性能、超強的力學(xué)性能，特別是其極低的導(dǎo)電滲流閾值，少量的添加就可達(dá)到理想的導(dǎo)電效果，從而對線材可塑性影響很小，同時還利于提高線材的強度。
[0021]本發(fā)明實施例的另一方面提供了前述高導(dǎo)電性3D打印材料的制備方法，包括:將碳納米管與分散潤滑劑混合均勻，之后將獲得的混合物、界面偶聯(lián)劑與ABS密煉混合，密煉溫度為180?220 °C，時間5?20min，其后在200?230 °C的溫度條件下，熔融擠出切粒，獲得所述高導(dǎo)電性3D打印材料。
[0022]本發(fā)明實施例的另一方面還提供了所述高導(dǎo)電性3D打印材料于制備3D打印線材中的應(yīng)用。
[0023]本發(fā)明實施例的另一方面還提供了一種由所述高導(dǎo)電性3D打印材料形成的導(dǎo)電線材，所述導(dǎo)電線材的表面電阻率為13?106Ω，拉伸強度為32MPa?45MPa。
[0024]以下結(jié)合若干實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的解釋說明。
[0025]實施例1
將10%碳納米管和40%乙撐雙硬脂酰胺添加到高混機中，共混均勻，然后將共混物、3%ABS接枝馬來酸酐與70%的ABS原料添加到密煉機中密煉混合，實現(xiàn)碳納米管與ABS的預(yù)混合，然后將密煉原料加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出切粒，最后用切粒的原料通過單螺桿擠出機擠出形成直徑約1.75mm的3D打印線材，該線材的表面電阻率約1.02 X 13 Ω，拉伸強度約32MPa。
[0026]實施例2
將3%碳納米管和50%雙油酸酰胺添加到高混機中，共混均勻，然后將共混物、1%苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)與93%的ABS原料添加到密煉機中密煉混合，實現(xiàn)碳納米管與ABS的預(yù)混合，然后將密煉原料加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出切粒，最后用切粒的原料通過單螺桿擠出機擠出形成直徑約1.75mm的3D打印線材，該線材的表面電阻率約1.06 X 16 Ω，拉伸強度約45MPa。
[0027]實施例3
將5%碳納米管和30%三硬脂酸甘油酯添加到高混機中，共混均勻，然后將共混物、5%鈦酸酯偶聯(lián)劑與85%的ABS原料添加到密煉機中密煉混合，實現(xiàn)碳納米管與ABS的預(yù)混合，然后將密煉原料加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出切粒，最后用切粒的原料通過單螺桿擠出機擠出形成直徑約1.75mm的3D打印線材，該線材的表面電阻率約5.51 X 14 Ω，拉伸強度約38MPa。
[0028]藉由本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的高導(dǎo)電性3D打印材料的制備工藝簡單，成本低廉，易于大規(guī)模制造生產(chǎn)。制得的打印材料作為打印線材，不僅具有高導(dǎo)電性的特點，而且能保證線材的可塑性和強度，可滿足一些具有特殊抗靜電或?qū)щ娦砸蟾叩牧悴考拇蛴?，從而滿足3D打印對抗靜電打印線材的市場需求。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解，以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出其它變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于包含:ABS 70wt%~93wt%、碳納米管3wt%~10wt%、界面偶聯(lián)劑1被%~5被％以及分散潤滑劑，所述分散潤滑劑的用量為碳納米管的10wt%~60wt%o2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于包含:ABS85wt%~90wt%、碳納米管3wt%~5wt%、界面偶聯(lián)劑3的%~5的％以及分散潤滑劑，所述分散潤滑劑的用量為碳納米管的30wt%?50wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于:所述碳納米管包括單壁碳納米管和/或多壁碳納米管。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于:所述多壁碳納米管的管徑為I?25nm，長度為0.5?ΙΟμπι，純度彡90%，比表面積為250~300 m2/g。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于:所述界面偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、ABS接枝馬來酸酐、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、SEBS接枝馬來酸酐中的任意一種或兩種以上的組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于:所述分散潤滑劑包括硬脂酸單甘油酯、三硬脂酸甘油酯、乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙月桂酰胺、乙撐雙油酸酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一種或兩種以上的組合。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高導(dǎo)電性3D打印材料，其特征在于包含:ABS85 wt%~90wt%、碳納米管3 wt%?5wt%、ABS接枝馬來酸酐4 wt%?5wt%以及乙撐雙硬脂酰胺，所述乙撐雙硬脂酰胺的用量為碳納米管的40wt%~50wt%。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的高導(dǎo)電性3D打印材料的制備方法，其特征在于包括:將碳納米管與分散潤滑劑混合均勻，之后將獲得的混合物、界面偶聯(lián)劑與ABS密煉混合，密煉溫度為180?220 °C，時間為5?20min，其后在200?230 °C的溫度條件下，熔融擠出切粒，獲得所述高導(dǎo)電性3D打印材料。9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的高導(dǎo)電性3D打印材料于制備3D打印線材中的應(yīng)用。10.由權(quán)利要求1-7中任一項所述的高導(dǎo)電性3D打印材料形成的導(dǎo)電線材，其表面電阻率為13?16 Ω，拉伸強度為32MPa?45MPa。
【文檔編號】C08L51/00GK106046653SQ201610356030
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】金赫華, 王春梅, 李清文
【申請人】中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所