[發明專利]一種環保竹塑型復合材料的制備工藝

在審

• 申請號: 201710143545.1
• 申請日: 2017-03-12
• 公開（公告）號: CN106893200A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 馮可發
• 申請（專利權）人: 廣西豐達三維科技有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L97/02;C08L67/04;C08L69/00;C08L71/02;C08K13/02;C08K3/04;C08K3/32;C08K5/103;C08K5/21;C08K3/22;C08K3/34;B33Y70/00
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【技術領域】

本發明屬于3D打印用材料制備技術領域，具體涉及一種環保竹塑型復合材料的制備工藝。

【背景技術】

3D打印又稱為快速成型技術，也稱為增材制造技術，是一種不需要傳統刀具、夾具和機床，而是以數字模型文件為基礎，使用金屬粉末或塑料等具有黏合性的材料逐層打印來制造任意形狀物品的技術。3D打印機可以制造的物品很多，如飛機、手槍，再如食物、人體器官、兒童玩具等。3D打印技術是最近20年來世界制造技術領域的一次重大突破。是機械工程、計算機技術、數控技術、材料科學等多學科技術的集成。3D打印最難最核心的技術是打印材料的開發。因此開發更為多樣多功能的3D打印材料成為未來研究與應用的熱點與關鍵。本發明的3D打印材料是一種新材料，兼具竹材和塑料的性能，為3D打印提供了更多的材料方面的選擇。

聚丙烯具有無毒、無味，力學性能好，易加工，耐腐蝕，熔融溫度較低，流動性好，冷卻速度快，透明易染色等優點都符合3D打印技術對聚合物材料的要求，且聚丙烯原料來源廣、價格低；竹材纖維/聚丙烯復合材料使得其兼具竹材和塑料的雙重特性，竹材纖維的加入進一步降低了聚丙烯的冷凝收縮率，且打印出來的物品具有竹質感，更具親近感。

2004年英國曼徹斯頓大學的Geim和Novoselov通過膠帶剝離高定向石墨獲得了獨立存在的二維石墨烯(Gra-phene，GN)晶體以來，石墨烯已經成為材料科學領域極受關注的研究熱點之一。石墨烯，實際上就是單原子層的石墨，它擁有獨特的二維結構和優異的力學、熱力學、光學和電學性能。

石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸收2.3％的光，導熱系數高達5300W/m·k，高于碳納米管和金剛石。石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，具有強度高，比表面積大，高化學反應活性，高填充性的特點。

目前植物纖維/聚丙烯復合材料作為3D打印材料的文獻很少。

中國專利公開號為102276920A公開了一種聚丙烯復合材料，采用玻璃纖維、增韌劑、偶聯劑、抗氧劑、潤滑劑、成核劑對聚丙烯進行改性，改性后的聚丙烯復合材料的械強度較高且抗蠕變性能較好。但其對聚丙烯復合材料的親和性和熱變形溫度改性少，不能很好地滿足打印需求。

中國專利公開號為101781472A公開了一種植物纖維復合材料的制程，其添加偶合劑成混合材料，以高馬力混練機將混合材料均勻混合，添加滑劑以混合成膠粒并制出復合材料成品其采用，改性后的材料有重量減輕、不易熱變形、熱收縮力小的特性。但其親和性并不高，不能很好地滿足3D打印需求。

單一的性能提升并不能滿足3D打印技術對植物纖維/聚丙烯復合材料的性能需求，急需一種新的植物纖維/聚丙烯復合材料在3D打印技術中廣泛地應用。

【發明內容】

本發明提供一種環保竹塑型復合材料的制備工藝，以解決現有植物纖維/聚丙烯復合材料熱變形溫度改性低、力學性能和阻燃效果差等問題。本發明的環保竹塑型復合材料阻燃效果好，抗沖擊能力強，韌性強，是一種性能優的阻燃石墨烯改性竹塑材料，可推廣應用，有顯著的經濟和社會效益。

為解決以上技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種環保竹塑型復合材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1：將廢棄塑料172-232份清洗后烘干至含水量≤0.8％，接著粉碎后過200-300目篩子，制得塑料粉末；

S2：向步驟S1制得的塑料粉末中加入表面活性劑1-1.6份，在溫度為70-74℃，轉速為150-180r/min下活化1.2-1.8h，制得活化塑料粉末；

S3：將石墨烯2-4份粉碎，過200-300目篩子，制得粉末，所得粉末在磁場強度為7000-8200GS，超聲波功率為520-650W，溫度為52-56℃，轉速為200-300r/min下，攪拌42-55min，制得石墨烯能量粉末；

S4：在氮氣保護下，向步驟S2制得的活化塑料粉末中加入步驟S3制得的石墨烯能量粉末、竹粉105-162份、聚乳酸42-58份、四聚磷酸鈉18-25份、乙二醇乙醚醋酸酯28-34份、調節劑0.4-0.8份、發生劑0.3-0.5份、交聯劑0.5-0.8份、催化劑0.3-0.5份、增塑劑0.4-0.7份、分散劑0.3-0.5份、增粘劑0.3-0.4份，在微波功率為260-270W，溫度為132-140℃，轉速為200-400r/min下攪拌3-4h，制得混合物Ⅰ；