[發明專利]一種高拉伸強度材料及其應用

在審

• 申請號: 201710759051.6
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107345078A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 鐘鎮鴻
• 申請（專利權）人: 廣西豐達三維科技有限公司
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L67/04;C08L33/04;C08L3/02;C08L83/04;C08L51/04;C08L93/04;C08K13/06;C08K9/00;C08K3/04;C08K5/17;C08K3/16;C08K3/38;C
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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，具體涉及一種高拉伸強度材料及其應用。

【背景技術】

3D打印，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或香蕉稈等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的，常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件，該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。雖然3D打印技術有著上述的技術優勢，但是從其它方面來說，又存在一定的劣勢，重點體現在材料方面，可以說是一個非常大的短板，材料品種貧乏，價格昂貴，直接制約著整體發展。從技術角度而言，3D打印不是一項高深艱難的技術，它與普通打印的區別就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司，它已經可以使用14種基本材料并在此基礎上混搭出107種材料，兩種材料的混搭使用、上色也已經實現。但是，這些材料種類與日常使用材料相比，還相差甚遠，不僅如此，這些材料的價格便宜的幾百元一公斤，昂貴的要四萬元左右。

中國近二十年來由于煤、電、天然氣的普及、各種工業制品的豐富，農村對香蕉稈的需求減少，香蕉稈的處理成為了一個嚴重的社會問題，很多地方農民仍然直接在地里燃燒香蕉稈，引發空氣污染、火災、飛機無法正常起降等后果。香蕉稈3D打印材料不僅生產成本低，還減少二氧化碳的排放量。對香蕉稈回收，解決農作物資源的浪費，將其轉化為3D打印材料，擴大香蕉稈的應用范圍，提高香蕉稈的附加值，具有重要的意義。

粘土作為人類應用最早的無機材料之一，具有存量豐富、成本低廉的優點，至今依然是人們生活中應用最多的無機材料，粘土不僅可用于陶瓷材料的燒制，房屋修建、鋪設道路等，還能用于工業，如高分子材料中的填料、廢水的處理、金屬的冶煉等。隨著3D打印技術的發展，各種材料被應用于3D打印，傳統材料的使用方法也發生了改變，3D打印技術的出現，同樣為粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技術成型陶瓷產品的時候，人們使用的3D打印材料都是通過粘土燒制而成的陶瓷粉末，然后通過直接或間接的方法得到陶瓷產品，但陶瓷粉末的制備方法復雜且成本高昂，嚴重阻礙了3D打印技術在陶瓷成型上的發展和應用。粘土本身具有優異的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯體，然后燒結得到陶瓷，但由于工藝、技術的缺陷，成型的陶瓷胚體具有結構簡單，尺寸精度差等缺點，嚴重限制了粘土及其制品在生活中的應用，如果將3D打印技術用于粘土進而成型得到陶瓷，完全可以完善并解決上述的缺陷，因此，將粘土用于3D打印成型對粘土及其制品在生活中的應用具有重要意義和市場價值。

未經過改性處理的粘土材料不適用于3D打印成型，高塑性的粘土力學性能較差，不利于成型過程中的支撐和造型，而力學性能好的粘土粘結性和塑性較差，不利于成型過程中的粘結和擠出，因而，需要對粘土進行改性處理，得到適合用于3D打印技術的粘土材料，是粘土能用于3D打印技術的前提條件。

石墨烯(Graphene)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。石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、強度最高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。

作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀”。極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業革命。

【發明內容】

本發明提供一種高拉伸強度材料及其應用，以解決現有香蕉稈資源浪費等問題。本發明可充分回收利用香蕉稈和高嶺土，擴大了香蕉稈和高嶺土的應用范圍，提高了香蕉稈和高嶺土的附加值。

為解決以上技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種高拉伸強度材料，以重量份為單位，包括以下原料：香蕉稈96-158份、高嶺土28-36份、聚乳酸62-78份、三聚磷酸鉀24-35份、石墨烯1.2-2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨6-10份、三乙醇胺皂0.5-0.8份、復合劑Ⅰ4.5-8.7份、復合劑Ⅱ3.6-6.2份；