[发明专利]一种3D打印用的石墨烯复合材料

摘要

本发明公开了一种3D打印用的石墨烯复合材料，属于3D打印用材料制备技术领域，所述3D打印用的石墨烯复合材料以重量份为单位，包括以下原料石墨烯4.8‑7.6份、废弃塑料23.9‑30.4份、聚乳酸32.8‑38.2份、二聚磷酸钾12.4‑22.7份、丙烯酸酯17.6‑24.5份、特定合成剂8.9‑17.3份、淀粉合成剂4.7‑9.5份。本发明制成的3D打印用的石墨烯复合材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大，热变形温度和熔融指数高等特点，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有广阔的市场前景。

主权项

一种3D打印用的石墨烯复合材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯4.8‑7.6份、废弃塑料23.9‑30.4份、聚乳酸32.8‑38.2份、二聚磷酸钾12.4‑22.7份、丙烯酸酯17.6‑24.5份、特定合成剂8.9‑17.3份、淀粉合成剂4.7‑9.5份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15‑22份、发生剂12‑18份、偶联剂a 10‑15份、相容剂12‑16份、增塑剂a 9‑12份、抗氧化剂6‑10份、聚凝剂5‑9份、终止剂3‑5份、稳定剂a 2‑4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80‑130份、戊二酸二甲酯10‑16份、N，N‑二甲基乙酰胺8‑13份、环氧氯丁烷2‑5份、尿素1.5‑3.5份、糊化剂1‑2份、偶联剂b 0.2‑0.6份、引发剂0.1‑0.2份、催化剂0.1‑0.2份、稳定剂b 0.1‑0.3份、消泡剂0.3‑0.8份、增塑剂b 0.4‑0.9份、增韧剂0.3‑0.7份、增粘剂0.3‑0.6份、耐水剂0.2‑0.4份、抗菌剂0.1‑0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的3D打印用的石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为‑90‑‑110℃下将塑料粉碎2‑3h，过筛后得到400‑600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、丙烯酸酯、特定合成剂，升温至202‑218℃，在转速为200‑400r/min下搅拌熔解2.1‑3.2h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117‑128℃，在转速为100‑200r/min下反应68‑82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143‑156℃，在转速为300‑400r/min下反应145‑232min，制得物料B；S43：向步骤S42制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂、稳定剂a混合后降温至108‑125℃，在转速为200‑300r/min下反应62‑135min，制得特定合成剂；S5：将步骤S4制得的改性的石墨烯3D打印二级材料在温度为‑90‑‑110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为180‑200℃，转速为110‑130r/min下，经挤压丝条，制得3D打印用的石墨烯复合材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为18‑25Be’，pH值为3.1‑3.8的淀粉浆a；S52：向步骤S51制得的淀粉浆a中加入浓度为4％‑8％的戊二酸二甲酯、N，N‑二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42‑58℃，搅拌转速为70‑100r/min下进行交联接枝反应2.5‑3.5h，制得浆料b；S53：向步骤S52制得的浆料b中加入糊化剂，调节pH值为9.1‑9.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂b、增韧剂、增粘剂、耐水剂、抗菌剂，然后在温度为55‑61℃，搅拌转速为80‑120r/min下进行交联反应1.2‑1.8h，制得浆料c；S54：将步骤S53制得的浆料c中加入稳定剂b，调节pH值为8.3‑8.5，升温至73‑77℃，糊化50‑55min，糊化结束后降至30‑33℃，加入消泡剂，在转速为90‑130r/min下搅拌8‑12min，制得淀粉合成剂。