[發明專利]耐腐蝕性碳碳復合3D打印材料

有效

• 申請號: 201610012591.3
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105732035B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 彭貴明;陳華平;徐霞;李林富;雷禮強;王曉
• 申請（專利權）人: 石棉縣億欣鈣業有限責任公司
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/632
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 徐健

技術領域

本發明涉及一種耐腐蝕性碳碳復合3D打印材料，屬于材料技術領域。

背景技術

3D打印也稱為快速成型制造技術，其制造過程是通過對三維模型分層離散處理，將每一層的資料傳輸到3D打印機，利用激光，紫外光照，熱熔噴嘴等方式將金屬、陶瓷粉末、塑料或者細胞組織等材料進行逐層堆積進而粘結成型，最終制造出整個材料或者器件。3D打印具有制造過程簡單、產品開發周期短、易于制造復雜形狀部件，多個部件可以一體化成型，零件加工余量小，節約材料等特點。

作為3D打印的核心部件的打印材料近年來一直受到廣泛的關注。逐步開發出了陶瓷、光敏樹脂、金屬合金、生物組織、復合材料以及塑料等不同的種類。根據打印材料形狀的不同，可以分為絲狀、粉末狀以及液狀材料。可以這樣說，打印材料的種類的不同，就決定了3D打印機的種類與性能。材料是制約3D打印的一個重要的因素。

石墨烯是一種完全透明的碳材料，具有良好的導電的特性。是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。

離子液體，顧名思義，就是完全由陰陽離子所組成的，在室溫下呈液態的鹽類化合物。與傳統的固體鹽不同，以液體狀態存在的熔融鹽分子具有可設計性，不同的陰陽離子能夠組合出種類繁多的離子液體。通過選擇不同的陰陽離子，或者直接引入特定的官能團進行修飾,對離子液體的性質，如熔點、粘度、疏水性進行調整，來滿足不同的需要。離子液體因為沒有明顯測得的飽和蒸汽壓，因而使用離子液體比使用傳統的化學溶劑更加符合環境友好的綠色發展理念。離子液體具有可設計性，通過調整不同的陰陽離子對，能夠設計出種類不同，滿足不同需要的專門離子液體來。

發明內容

本發明公開了一種耐腐蝕性碳碳復合3D打印材料，該3D打印材料具有快速成型、耐高溫，高強度，耐摩擦的特點；該材料經過打印成型后，作用持久，耐高溫、導電且不易腐蝕的特點。對環境與使用人員無毒害作用。

本發明具體采用的技術方案是：

一種耐腐蝕性碳碳復合3D打印材料，其特征在于，所述打印材料由如下重量份的原料混合而得：

其中，所述離子液體混合物是如下兩種離子液體按照重量比1:2～1:1的混合物：

本發明中，石墨烯為主要功能性組成部分，其具有比強度高，密度小，耐高溫、耐腐蝕且具有導電性的特點，而離子液體具有很寬的電化學窗口和電導率(大于100S/m)，能夠進一步增強石墨烯的導電性；同時我們利用離子液體可設計性的特點，在其陽離子部分引入了多組官能團：不飽和雙鍵與含氟原子取代的官能團，所以我們有賦予了該新型離子液體具有熱穩定性好，耐高溫以及快速固化成膜的特點。同時本發明中的納米碳酸鈣以及納米二氧化鈦，起到剛性離子增強、增韌的作用，機理類似混凝土中的砂子與碎石。不同粒徑的納米碳酸鈣以及納米二氧化鈦互相配合，增強了該新型3D打印材料的強度，使得本發明所述的高強度，耐腐蝕，環境友好，具有導電性的有特點得以實施。

優選的，所述打印材料由如下重量份的原料混合而得：

其中，所述的石墨烯是采用常規氣相沉積法制備的非氧化石墨烯。

其中，所述的納米碳酸鈣粉體的平均粒徑為100-1000納米，且以200-500納米為最佳；

其中，所述的納米二氧化鈦為金紅石型，平均粒徑10-100納米，且以20-50納米為佳。

其中，所述的稀釋劑為三氟乙醇。

本發明的優點是：

1、該材料能快速成型，具有導電、質輕、耐高溫、高強度的特點。

2、該材料環境友好，在成型以及后期使用過程中對人的健康不會產生任何的影響。

具體實施方式

下面結合具體實施案例對本發明進行更為全面的描述：

實施例(單位：g)

實施例2(最優實施例)

其中二氧化鈦為金紅石型粉體，石墨烯為常規氣相沉積法(CVD)制備的單層非氧化石墨烯和多層非氧化石墨烯的任意混合物。

將實施例2的原料，室溫下依次加入2000ml四口燒瓶中，攪拌均勻，待用，即為本發明所述3D打印材料。通過激光加熱3D打印機打印成型。該復合材料力學性能性能測試采用國標GB/T 1447進行測試，導電性采用GB/T 15662-1995進行測試，材料的耐熱性能采用熱重儀(TG)進行測試。

測試結果如下表所示：