[發明專利]3D打印抗菌導電復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011085629.2
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112210177B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 梁春柳;臧利敏;楊超;陳久存;黃孝華
• 申請（專利權）人: 廣安長明高端產業技術研究院
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L79/04;C08K3/04;C08K3/08;B33Y70/10;C08G73/06
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 王貴君

本發明公開了3D打印抗菌導電復合材料的制備方法及其產品，采用用綠色、高效的光化學聚合法聚吡咯/銀/氧化石墨烯復合材料，然后與PVA混合，通過單桿擠出機熔融擠出，制備的3D打印抗菌導電復合材料具有較好的力學性能以及導電，抗菌功能；具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及3D打印抗菌導電復合材料的制備方法，還涉及由該方法制得的產品。

背景技術

3D打印，又名增材制造，是一種以數字模型文件為基礎，融合計算機輔助設計、材料加工與成型技術，通過軟件與數控系統將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫用生物材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積來構造物體的技術，該方法突破傳統制造方式的約束，能夠實現高精密復雜結構件的制造。該技術也在珠寶、工業設計、建筑、汽車，航空航天、牙科和醫療產業等眾多領域中都有所涉及。

聚乙烯醇(PVA)是重要的化工原料，具有較大的拉伸強度，以及較好的熱合性、粘結性，在一定條件下具有較好的水溶性和生物降解性，常作為3D打印支撐材料。然而，缺乏優良的導電性和其他功能性，如抗菌性，因此限制了其在導電材料制備上的應用。

聚吡咯是作為最常用的導電高分子，具有高導電率、合成工藝簡單、環境友好、較好的氧化還原可逆性等優點。聚吡咯可以作為導電材料使用，加上其線性共軛聚合物的特性還具有一定光導電性質。此外，還可以作為生物、離子檢測、超電容及防靜電材料、電磁屏蔽材料、氣體分離膜材料及光電化學電池的修飾電極、蓄電池的電極材料。但是直接只用聚吡咯存在分散性差的問題，且不具有抗菌功能。公開號為CN111440421A的中國發明通過在打印材料中加入納米銀抗菌劑獲得抗菌型3D打印材料，但是直接添加納米銀價格昂貴，且由于加入量占比低，所以不容易完全分散均勻。

因此，亟需獲得一種具有導電、抗菌，且成本低的3D打印材料，在導電，抗菌多功能方面具有廣闊的應用前景。以氧化石墨烯為支撐載體，吡咯為單體，硝酸銀為氧化劑、光敏劑，通過紫外光化學氧化得到粉末狀的聚吡咯/銀/氧化石墨烯復合材料。其中，由于優異的電化學氧化還原可逆性，聚吡咯可以作為導電材料使用，加上其線性共軛聚合物的特性還具有一定光導電性質。此外，還可以作為生物、離子檢測、超電容及防靜電材料、電磁屏蔽材料、氣體分離膜材料及光電化學電池的修飾電極、蓄電池的電極材料。同時，生成的銀納米顆粒可提供較好的導電、抗菌作用。

因此，將聚吡咯/銀/氧化石墨烯復合材料、PVA與3D打印技術相結合，在導電，抗菌多功能方面具有廣闊的應用前景。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供3D打印抗菌導電復合材料，通過將聚吡咯/銀/氧化石墨烯復合材料與PVA結合，獲得具有導電和抗菌功能的材料；本發明的目的之二在于提供3D打印抗菌導電復合材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

3D打印抗菌導電復合材料，所述復合材料中含有質量分數為10～30％的聚吡咯/銀/氧化石墨烯材料。

本發明中，所述復合材料的導電率大于11S/m；抗菌以大腸桿菌計，大腸桿菌抗菌率大于99％。

本發明中，所述復合材料由質量分數分別為70～90％和10～30％的PVA和聚吡咯/銀/氧化石墨烯材料組成。

本發明中，所述聚吡咯/銀/氧化石墨烯材料由以下方法制備：按質量比為10～20:100分別取氧化石墨烯：吡咯單體，先將氧化石墨烯均勻分散于水中，然后取新蒸餾的吡咯單體于冰水浴中分散，在加入與吡咯單體等摩爾量的硝酸銀溶液，攪拌使吡咯單體與銀離子均勻附著在氧化石墨烯表面，再在395nm紫外照射直至反應結束，將反應的產物過濾，依次用蒸餾水，乙醇洗滌后真空干燥，即得到聚吡咯/銀/氧化石墨烯復合材料。