[發明專利]一種3D打印用PLA/PTW絲材及其制備方法

在審

• 申請號: 201810191315.7
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108299812A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 喬雯鈺;胡浩;張鑫鑫;顧哲明
• 申請（專利權）人: 上海材料研究所
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L23/08;C08K3/04;C08K5/14;B33Y70/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及3D打印用PLA/PTW絲材及制備方法。本發明選用氧化石墨烯(GO)代替石墨烯作為初始填料，采用高速攪拌機或超聲儀將氧化石墨烯的分散液與聚乳酸(PLA)的溶液充分分散，獲得GO/PLA分散液，采用還原劑對該溶液進行還原，制得石墨烯/PLA復合材料，之后通過高混機將石墨烯/PLA、PTW及相容劑混合后經雙螺桿改性造粒，最后單螺桿擠出成型，獲得PLA/PTW絲材。PLA/PTW絲材具有一定的導電性能，將其用于3D打印機，打印制品表面光潔，尺寸穩定，不易收縮。與現有技術相比，本發明通過還原GO/PLA的分散液，制得分散性良好的石墨烯/PLA/PTW復合材料，解決了石墨烯在高分子樹脂中難分散、易團結的難題，使得該改性復合材料在滿足FDM型3D打印機的使用要求同時具有良好的導電性能。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，尤其是涉及一種高韌性且具有導電性能的3D打印用PLA/PTW絲材及其制備方法。

背景技術

3D打印技術，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用金屬或塑料等可粘合材料，通過切片，逐層打印的方式來構造物體的技術。已在模具設計、工業機械零件制造、汽車、航空、醫學醫藥等領域得到廣泛發展。3D打印技術主要包括立體光固化、激光燒結法、熔融沉積法等，其中熔融沉積式打印技術(FDM)是極為重要的一種，其應用范圍也極為廣泛。

熔融沉積式打印技術(FDM)的主要原理是在略高于打印材料的熔點溫度下通過對熱塑性材料加熱使其熔融從噴嘴擠出，通過電腦控制，一層層堆積成成品。目前熔融層積式打印技術(FDM)用到的打印材料主要為ABS、尼龍及聚乳酸(PLA)等。

聚乳酸是一種熱塑性脂肪族聚酯，同時是一種以可再生植物資源為原料經過化學合成制備的可生物降解材料，PLA和許多普通高分子一樣能進行各種成型加工，如擠絲、吹膜、注塑等進而制成各類產品，是一種新型環保性材料。因此具有良好的發展前景。聚乳酸具有很好的剛性、透明性和可降解性，但是柔韌性和耐熱性差、斷裂伸長率小，需對聚乳酸進行改性以增加它的柔韌性及沖擊強度。目前有關聚乳酸改性的資料文獻還不是很多，而有關適用于3D打印的聚乳酸改性的資料則是更少。中國專利申請公布號CN 103467950 A公開了一種3D打印改性聚乳酸材料及其制備方法，該方法具體是：聚乳酸70～85份，擴鏈劑1～5份，交聯劑1～5份，成核劑0.5～1份，低分子量聚合物5～10份，增韌劑5～10份，補強劑1～5份，抗氧劑0.3～0.8份；該發明是利用低溫粉碎混合反應技術，對聚乳酸進行改性處理。該發明雖然提高了聚乳酸的韌性，但是由于加入了低分子量的聚合物(5～10份)，降低了聚乳酸的力學強度；而且加入的成核劑在沒有加分散劑的前提下很難在聚乳酸基體中得到很好的分散，分散不均的成核劑不但不能充分發揮成核作用而且還會成為成型制品中的缺陷，會對材料的物性和表面狀態有很大影響。

隨著新應用的需求發展推動，3D打印技術的應用也不斷擴大到前言科學與工程領域，其中一個比較引人注目的領域就是石墨烯材料在3D打印中的應用。石墨烯由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，它的二維蜂窩結構體賦予其許多獨特的特性，如高楊氏模量、大比表面積、高導熱率以及優異的導電性能。人們對石墨烯復合材料已經開展了大量的科學研究，片狀的石墨烯材料可以用來改善材料的機械性能、阻燃性及導電性。發明專利CN 104552947 B公開了一種石墨烯熔融堆積3D打印方法及應用，石墨稀的加入可提高打印制品的抗拉強度、導電率和導熱系數。從大量文獻中得知，石墨烯填料在聚合物材料中的分散性越好，所制得的材料的性能越佳，然而在制備過程如何解決石墨烯和聚合物之間的相分離是制備石墨烯復合材料的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高韌性且具有導電性能的3D打印用PLA/PTW絲材及制備方法。