[發明專利]一種3D打印用的具有抗菌性功能的ABS材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710277826.6
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107418130A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 徐福建;楊煒鋒;段順
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L55/02
• 分類號: C08L55/02;C08K13/02;C08K3/08;C08K3/36;B29B9/06;B29C47/92;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張立改

技術領域

本發明涉及3D打印領域，特別是涉及一種3D打印用的具有抗菌性功能的ABS材料及其制備方法

背景技術

3D打印,即傳統意義上的增材制造技術，是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統的材料去除－切削加工技術，是一種“自下而上”的制造方法。3D打印技術極大地降低產品研發創新成本，縮短創新研發周期；簡化制作提高產品質量與性能；能制造出傳統工藝無法加工的零部件，極大增強了工藝實現能力；提高了難加工材料可加工性，拓展了工程領域；推進綠色制造模式；變革傳統制造模式，形成新型制造體系。

熔融沉積成型是一種將熱塑性線材加熱熔融后沉積在指定位置的成型方法，此種方法使用的設備成本較低，其中ABS塑料是此類方法最常用的線材原料之一。但是，ABS塑料自身不具備抗菌能力，從而限制了3D打印用ABS線材在醫療、衛生、家居等領域的應用前景。抗菌材料是一類新型功能材料，具有抑菌和殺菌性能。在通用材料中添加一種或幾種特定的抗菌劑，復合后可獲得抗菌功能材料。抗菌材料技術的應用使普通材料升級為抗菌材料。抗菌材料中的抗菌劑成分具有接觸殺菌或抑制材料表面的微生物繁殖的功能，用這些抗菌材料制成的各種制品可減少細菌交叉感染的機會，從而達到長期衛生、安全的目的。采用抗菌加工技術是為了避免制品在運輸、儲存、銷售、使用等環節中，因受到二次污染，繼而造成的對使用者健康的危害。抗菌制品的應用提供了一種防止微生物危害的“一勞永逸”的解決方案。

中國專利公開號CN106046657A公開了一種3D打印機用改性ABS材料。該改性ABS材料制備工藝方法簡單，所制備的產品具有較為優越的阻燃、耐酸堿、防霉變抗菌性能，改善了產品性能。但是該方法所需添加抗菌劑品種繁多，且抗菌效果存在不足，霉菌存活率仍有6％～10％。

中國專利公開號CN105994221A公開了一種殺蟲抑菌微孔型3D打印產品及其制備方法與應用。該發明提供的殺蟲抑菌微孔型3D打印產品，一方面大幅增強了產品的網絡結構，有效提升了產品的韌性，可降解率高；另一方面通過熱引發劑、膨潤土和核桃殼超微粉、牡蠣殼粉的協同作用，使得產品本身具有一定微孔結構。但是該材料抗菌劑使用量大，缺乏高效實用性。

目前在3D打印行業，傳統的可打印材料雖然種類豐富，但是都存在功能性不足的問題，限制了3D打印材料的應用和發展。為了拓寬3D打印材料的應用領域以及彌補上述其他專利的不足，本發明希望提供了一種制備工藝簡單，且有優越的抗菌性能的改性ABS材料。

發明內容

針對上述缺陷，本發明提出了一種3D打印用的具有抗菌性功能的ABS材料及其制備方法，既能保持了ABS材料良好的快速成型性能，又具備了優越的抗菌性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種應用于3D打印的具有抗菌性功能的ABS材料，由如下重量份的組份組成：

ABS樹脂100份；

抗菌劑0.5～2份；

無機粉體1～10份；

抗氧劑0.5～1份；

潤滑劑0.2～1份；

上述ABS樹脂為丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物，其中重量百分比組成：丙烯腈占15％～35％，丁二烯占5％～30％，苯乙烯占40％～60％。

上述抗菌劑為納米銀粉，其顏色為灰色，粒徑在50～80nm。

上述無機粉體為碳酸鈣、二氧化硅、玻璃微珠、滑石粉、高嶺土、云母中的一種或幾種復合物。

上述抗氧劑由主抗氧劑和輔助抗氧劑組成，其中主抗氧劑為抗氧劑1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，輔助抗氧劑為抗氧劑168(亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯)，其混合比例按質量比3：1混合。

上述潤滑劑為硬脂酸鎂、亞乙基雙硬脂酰胺、高熔點蠟、聚乙烯蠟中的至少一種。

上述的具有抗菌性能的3D打印材料的制備方法，其實施過程如下：

⑴將ABS樹脂在80℃下干燥2小時以上，其他組分在40～80℃下同樣干燥2小時以上；

⑵將干燥的20份ABS樹脂與按比例稱量的抗菌劑放入高速混合機中，在10～30℃下攪拌5～15min；

⑶將經步驟⑵混合后得到的物料加入雙螺桿擠出機的料斗中，雙螺桿擠出機的溫度設置為：一區：180～200℃；二區：190～210℃；三區：200～220℃；四區：210～230℃；五區：200～220℃；六區：190～210℃；機頭溫度：180～200℃；螺桿轉速控制在100～200r/min；熔融共混擠出后經切粒、水冷、風干得到高濃度的ABS抗菌母粒；