[發明專利]一種3D打印柔性導電復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710013823.1
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106751908B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 夏志東;黃培;崔頌;聶京凱;雷永平
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/06;C08L91/00;C08K7/06;C08K5/053;C08K9/10;C08K3/04;C08K3/18;C08K3/08;B29C64/379;B33Y40/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種3D打印柔性導電復合材料的制備方法，屬于電子封裝工程領域。該復合材料由30wt％～60wt％液態硅橡膠、2wt％～6wt％增塑劑、30wt％～60wt％導電填料及4wt％～7wt％觸變劑混煉制成。其制備方法為：①混煉，按照上述配方逐步加入各組分進行混煉至均勻，得到液體導電橡膠；②除氣罐裝，將上述液體導電橡膠置入真空負壓環境中除氣，將除氣后的液態導電橡膠裝入打印針筒內；③打印成型，利用3D打印機打印得到任意形狀的未硫化導電橡膠；④硫化成型，將打印成型的未硫化導電橡膠硫化，獲得柔性導電復合材料制品。本發明針具有良好觸變性能的液態導電橡膠打印，無需加熱頭加熱；周期短，僅需要數十分鐘；制備的3D打印導電橡膠是柔性產品，彈性良好，具有良好的電性能。

技術領域

本發明涉及一種3D打印導電橡膠及其制備方法，其制備的導電橡膠是電磁屏蔽材料，屬于電子封裝工程領域。

背景技術

材料復合化是當今材料研究中的一大熱點，其中導電橡膠作為其中的代表具有獨特的電學性能和力學性能，廣泛應用于金屬殼體的密封、導電連接領域和電磁屏蔽材料等領域。

導電橡膠是液體橡膠與導電填料組成的具有良好導電性和密封性的復合材料。傳統的導電橡膠是將導電顆粒與液體橡膠充分混合后注入模具中熱壓硫平，再裁切成不同形狀，該種方法適用于制備大批量的導電橡膠。利用3D打印可以獲得具有不同取向、結構和復雜形狀的柔性導電復合材料，是一種新型和適形的制備方法。但目前針對適用于3D打印成型的導電復合材料尤其是液態導電橡膠缺少研究。

專利CN104004377A(申請日期2014年6月10日，公開日2014年8月27日)公開了一種軟彈性3D打印橡膠耗材及其制備方法。其采用TPE(熱塑性彈性體)、TPU(熱塑性聚氨酯彈性體橡膠)、PLA(聚乳酸)、PHA(聚羥基脂肪酸酯)以及環狀酸酐型相容劑，混合充分攪拌，將混合好的原料一起先后加入雙螺桿造粒機和塑膠擠出機，最終獲得適合FDM(熔融沉積成型)類型3D打印的線材。該專利存在以下特點或局限：1)該專利發明的橡膠無導電填料；2)該專利的終端產品為絲材，即是為3D打印提供絲材；3)缺少對打印制品的相關性能說明。

專利CN104672402A(申請日期2013年11月28日，公開日期2015年6月3日)公開了一種3D打印用導電光敏樹脂及其制備方法。包括光敏預聚體、單體、交聯劑、光引發劑、表面活性劑和導電顆粒，經過40℃水浴加熱攪拌制成，得到的制品體電阻率在50Ω·cm～150Ω·cm，抗拉強度為100MPa～400MPa。該專利存在以下特點或局限：1)打印的材料為樹脂，是熱固性(硬質)材料；2)導電填料為納米級別炭黑、銀粉、銅粉等，導電制品電阻率較大；3)該導電樹脂粘度為100mPa·s-500mPa·s，粘度遠低于導電橡膠粘度。類似提到的光敏樹脂打印的專利還有CN104765251A和CN104559140A

專利CN104292850A(申請日期2014年8月20日，公開日期2015年1月21日)公開了一種基于3D打印的柔性材料及其制備方法，制成的柔性材料是一種介于橡膠和熱塑性塑料特性的高分子材料，該打印材料包括礦物油、熱塑性彈性體、合成樹脂、抗氧劑、顏料等原料，其制備包括充油、混料、混煉、冷卻等過程，最終制成絲材，用于FDM(熔融沉積成型)類型3D打印機。常溫下具有橡膠的高彈性，在高溫下又能塑化成型，且具備多種級別的柔性材料特征。但該專利存在以下特點或局限：1)材料最終產品為打印絲材，需要進行二次成型；2)無導電填料的加入；3)缺少對打印制品性能的相關說明。