[發(fā)明專(zhuān)利]一種通過(guò)3D打印技術(shù)制備鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611069403.7
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106751605B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚正軍;左玉鑫;周金堂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L67/04
• 分類(lèi)號(hào): C08L67/04;C08L55/02;C08L53/02;C08L29/04;C08K3/22;B33Y70/00;B33Y80/00;B29C64/118;B29C64/393;B33Y10/00
• 代理公司: 南京鐘山專(zhuān)利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)3D打印技術(shù)制備鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材的方法。所述鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材是由熱塑性聚合物為基體，鐵氧體為功能材料；通過(guò)3D打印FDM技術(shù)將摻雜不同鐵氧體濃度的打印絲材逐層打印制備得到鐵氧體/熱塑性聚合物板材，所述鐵氧體在熱塑性聚合物基體中呈顆粒狀分布且分布可控。相對(duì)于傳統(tǒng)制造通過(guò)3D打印技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)如下：1、制備板材成本低廉，無(wú)需進(jìn)行機(jī)械加工即可直接使用；2、制備周期短，成型快，傳統(tǒng)加工周期需要一周左右，通過(guò)3D打印技術(shù)，制備材料可以在幾小時(shí)內(nèi)完成使用；3、不受板材形狀限制，可以制備任意形狀；4、通過(guò)控制絲材a、b的進(jìn)給量可以有效制備低濃度顆粒增強(qiáng)材料，且能夠有效控制增強(qiáng)顆粒在樹(shù)脂基體中的分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過(guò)3D打印技術(shù)制備可設(shè)計(jì)材料的方法，具體涉及一種通過(guò)3D打印技術(shù)制備鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材的方法。

背景技術(shù)

鐵氧體是由多種金屬的氧化物配置煅燒而成的磁性氧化物，其成分中大都含有鐵元素，因此稱為鐵氧體。鐵氧體作為傳統(tǒng)磁性粒子吸波材料，其吸波機(jī)制包括磁滯損耗、疇壁共振和自然共振等。鐵氧體具有成本低、相對(duì)磁導(dǎo)率較大等優(yōu)點(diǎn)，但其也存在密度大、溫度穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)，這限制了它的廣泛應(yīng)用。

聚合物基復(fù)合板材的制備通常采用注塑和模壓的方法成型，無(wú)法控制增強(qiáng)顆粒在樹(shù)脂基體中分布，尤其在增強(qiáng)顆粒密度和基體差別較大時(shí)其在基體中易沉積、團(tuán)聚。

在注塑成型過(guò)程中，將增強(qiáng)顆粒和樹(shù)脂基體混合，進(jìn)行填充模腔、保壓成型、冷卻脫模。在此過(guò)程中，在充模、保壓階段由于持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，增強(qiáng)顆粒易發(fā)生沉積團(tuán)聚。在模壓成型過(guò)程中，將增強(qiáng)顆粒和預(yù)浸料充分混合后加入金屬對(duì)模中，通過(guò)加熱固化成型。在增強(qiáng)顆粒量較少時(shí)，在加熱過(guò)程中，預(yù)浸料流動(dòng)性增強(qiáng)，增強(qiáng)顆粒在預(yù)浸料中在重力或其他外力作用下已發(fā)生沉積團(tuán)聚現(xiàn)象。另外，在傳統(tǒng)制造工藝中一直無(wú)法有效解決，少量增強(qiáng)顆粒和樹(shù)脂基體物理性能差別較大時(shí)，顆粒在樹(shù)脂基中的分散問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種通過(guò)3D打印技術(shù)制備鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明擬采用3D打印FDM技術(shù)，將增強(qiáng)顆粒混合在打印絲材中，利用3D打印層層堆積的特性有效解決了增強(qiáng)顆粒的團(tuán)聚、沉積等問(wèn)題，且通過(guò)控制程序可自定義顆粒在基體中的分布規(guī)律。

提供一種3D打印技術(shù)制備鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材的方法，所述鐵氧體/熱塑性聚合物復(fù)合板材是由熱塑性聚合物為基體，鐵氧體為功能材料；通過(guò)3D打印FDM技術(shù)將摻雜不同鐵氧體濃度的打印絲材逐層打印制備得到鐵氧體/熱塑性聚合物板材。所述鐵氧體在熱塑性聚合物基體中呈顆粒狀分布且分布可控。

所述鐵氧體功能材料的制備包括以下步驟：

1)按照預(yù)設(shè)的化學(xué)配比，將九水合硝酸鐵與金屬鹽混合，并加入去離子水?dāng)嚢枞芙猓侔凑战饘匐x子總摩爾數(shù)比檸檬酸分子摩爾數(shù)為1：0.7-1.4的比例加入檸檬酸，充分?jǐn)嚢枞芙猓?/p>

2)向步驟1)所得溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)至溶液pH＝6.5～7.5；

3)將所制得的溶液放置60-95℃恒溫水浴鍋中，在磁子攪拌條件下，加熱攪拌6-9h，獲得均勻穩(wěn)定的濕凝膠；

4)將濕凝膠放置70-95℃烘箱中烘干，得到干凝膠。將干凝膠轉(zhuǎn)移至研缽中研磨成粉，并在煅燒爐中進(jìn)行煅燒，升溫至900-1200℃，升溫速率3-5℃/min，保溫2-4h，取出后研磨成粉，即獲得粉末狀鐵氧體。

進(jìn)一步地，所述化學(xué)配比由以下摩爾份數(shù)組成：

九水合硝酸鐵 47份

金屬鹽 9～17份