一種可用于3d打印的abs復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開一種3D打印的ABS復合材料及其制備方法，其具體步驟為將3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至丙酮中，室溫放置，再依次加入對苯二酚、磷酸三甲酚酯及2-氰基丙烯酸甲酯，室溫攪拌，然后加入ABS顆粒，繼續室溫攪拌得可用于3D打印的ABS復合材料，其中ABS的含量為40~60%，2-氰基丙烯酸甲酯含量為5~30%，磷酸三甲酚酯含量為1~5%，丙酮含量為20~30%，3-氨基丙基三甲氧基硅烷含量為0.2~0.5%，對苯二酚含量為0.1~0.5%。本發明提供的復合材料可在30~50℃的溫度范圍內進行3D打印，避免了常規3D打印需在高溫條件下將高分子聚合物熔融的缺點；制備工藝簡單，生產成本低。
【專利說明】一種可用于3D打印的ABS復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種可用于3D打印的ABS復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]3D (三維)成型技術是一種采用可塑材料進行逐層或逐點積分累加的產品制造方法。一百年前即已有其思想雛形出現，其中就包括利用分層方法制作三維地圖模型的例子。其基本原理是根據“分層累積”方法，收集到相關對象的三維結構信息，將數據建模，并進行層狀分解，按層形成各自的數據文件，即一系列的二維層面數據；然后根據不同成形工藝逆向建立加工路徑；最后，通過計算機輔助制造程序(CAD)按照預定的加工程序逐層制造成三維產品實體。
[0003]ABS材料，化學名稱:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，無毒、無味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆粒或粉狀。ABS樹脂的最大應用領域是汽車、電子電器和建材。汽車領域的使用包括汽車儀表板、車身外板、內裝飾板、方向盤、隔音板、門鎖、保險杠、通風管等很多部件。在電器方面則廣泛應用于電冰箱、電視機、洗衣機、空調器、計算機、復印機等電子電器中。建材方面，ABS管材、ABS衛生潔具、ABS裝飾板廣泛應用于建材工業。此外ABS還廣泛的應用于包裝、家具、體育和娛樂用品、機械和儀表工業中。
[0004]聶富強等發明了一種基于3D打印新型ABS材料的制備方法(CN103626927A)，該3D打印新型ABS材料的制備方法的特征為采用連續本體法，將聚丁二烯橡膠剪碎后，加入到苯乙烯與丙烯腈混合樹脂中，加入稀釋劑后加熱，在設定溫度下加入引發劑，連續本體反應后得ABS樹脂。具有投資低、后處理簡單等優點。但其打印溫度需要23(T270°C，對3D打印機配置要求較高。
[0005]3D打印技術目前無法大規模推廣和應用，主要限制于3D打印材料。與金屬相比，聚合物作為3D打印耗材具有成本低、打印溫度相對較低的優點，即便如此，常規3D打印技術是熔融堆積成型技術，即將聚合物熔融，再打印沉積在基板上。這就需要維持較高的打印溫度，通常大于200°C，這對3D打印機提出了較高的配置要求，3D打印機的使用壽命也因此受限。如果能在較低溫度下實現3D打印，則能從根本上解決這一難題。
【發明內容】
[0006]本發明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種可用于3D打印的ABS復合材料及其制備方法。本發明提出的制備方法是將3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至丙酮中，室溫放置，再依次加入對苯二酚、磷酸三甲酚酯及2-氰基丙烯酸甲酯，室溫攪拌，然后加入ABS顆粒，繼續室溫攪拌得可用于3D打印的ABS復合材料。本發明制備的ABS復合材料具有以下優點:(I)利用ABS溶于丙酮的特點，將ABS與具有粘膠功能的2-氰基丙烯酸甲酯、3-氨基丙基三甲氧基硅烷等復合，配置成具有一定粘度的復合材料，在3(T50°C的溫度范圍內進行3D打印，成型后丙酮揮發，粘膠劑快速固化，得3D打印產品。(2)本發明制備的3D打印材料是一種均相混合物，打印過程不會堵塞3D打印機噴頭，適用于現有的多數3D打印機。(3)制備工藝簡單，適合于大規模生產和應用。本發明實現了為常溫3D打印提供耗材，對3D打印的進一步推廣具有重要的理論和現實意義。
[0007]本發明提出的可用于3D打印的ABS復合材料由下列重量比的原料組成:
ABS40~60%，
2-氰基丙烯酸甲酯5~30%，
磷酸三甲酚酯1飛％，
丙酮20~30%，
3-氨基丙基三甲氧基硅烷0.2~0.5%，
對苯二酚0.1-0.5%。
[0008]所述的可用于3D打印的ABS復合材料其制備方法包括步驟如下:
1)將粘均分子量為5000~700000的ABS塑料粉碎成40~80目的顆粒；
2)按重量配比稱取原料；
3)在氮氣氛圍下，將3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至丙酮中，室溫放置24-72小時，再依次加入對苯二酚、磷酸三甲酚酯及2-氰基丙烯酸甲酯，室溫攪拌2飛小時，然后加入ABS顆粒，繼續室溫攪拌6~12小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。
[0009]將該材料在3(T50°C進行3D打印，測試成型后材料的密度、拉伸強度、彎曲模量及收縮率。
[0010]有益效果
與現有技術相比，本發明的優點在于:
(I)利用ABS溶于丙酮的特點，將ABS與具有粘膠功能的2-氰基丙烯酸甲酯、3-氨基丙基三甲氧基硅烷等復合，配置成具有一定粘度的復合材料，在3(T50°C的溫度范圍內進行3D打印，成型后丙酮揮發，粘膠劑快速固化，得3D打印產品。
[0011](2)本發明制備的3D打印材料是一種均相混合物，打印過程不會堵塞3D打印機噴頭，適用于現有的多數3D打印機。
[0012](3)制備工藝簡單，適合于大規模生產和應用。
[0013]綜上所述，本發明實現了為常溫3D打印提供耗材，對3D打印的進一步推廣具有重要的理論和現實意義。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例進一步描述本發明實施例1
將60g粘均分子量為5000~100000的ABS塑料粉碎成40~60目的顆粒；在氮氣氛圍下，將0.2g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至30g丙酮中，室溫放置24小時，再依次加入對苯二酚0.lg、磷酸三甲酚酯Ig及2-氰基丙烯酸甲酯8.7g，室溫攪拌2小時，然后加入ABS顆粒60g，繼續室溫攪拌6小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。將該材料在30°C進行3D打印，成型后材料的密度為0.801g/cm3，拉伸強度為71N/cm，彎曲模量為2830MPa，收縮率為
0.86%ο
[0015]實施例2將40g粘均分子量為100000-400000的ABS塑料粉碎成60-80目的顆粒；在氮氣氛圍下，將0.5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至24g丙酮中，室溫放置72小時，再依次加入對苯二酚0.5g、磷酸三甲酚酯5g及2-氰基丙烯酸甲酯30g，室溫攪拌6小時，然后加入ABS顆粒40g，繼續室溫攪拌12小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。將該材料在50°C進行3D打印，成型后材料的密度為0.891g/cm3，拉伸強度為104N/cm，彎曲模量為3630MPa，收縮率為 0.92%。
[0016]實施例3
將44g粘均分子量為400000-700000的ABS塑料粉碎成60-80目的顆粒；在氮氣氛圍下，將0.5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至30g丙酮中，室溫放置72小時，再依次加入對苯二酚0.5g、磷酸三甲酚酯5g及2-氰基丙烯酸甲酯20g，室溫攪拌4小時，然后加入ABS顆粒44g，繼續室溫攪拌8小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。將該材料在40°C進行3D打印，成型后材料的密度為0.921g/cm3,拉伸強度為94N/cm，彎曲模量為3230MPa，收縮率為
0.88%ο
[0017]實施例4
將60g粘均分子量為200000-700000的ABS塑料粉碎成60-80目的顆粒；在氮氣氛圍下,將0.3g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至30g丙酮中，室溫放置36小時,再依次加入對苯二酚0.3g、磷酸三甲酚酯4.4g及2-氰基丙烯酸甲酯5g，室溫攪拌3小時，然后加入ABS顆粒60g，繼續室溫攪拌10小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。將該材料在45°C進行3D打印，成型后材料的密度為0.907g/cm3，拉伸強度為103N/cm，彎曲模量為2910MPa，收縮率為 0.81%。
[0018]實施例5
將50g粘均分子量為100000-300000的ABS塑料粉碎成40-80目的顆粒；在氮氣氛圍下，將0.2g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至30g丙酮中，室溫放置48小時，再依次加入對苯二酚0.3g、磷酸三甲酚酯2.5g及2-氰基丙烯酸甲酯17g，室溫攪拌5小時，然后加入ABS顆粒50g，繼續室溫攪拌7小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。將該材料在35°C進行3D打印，成型后材料的密度為0.867g/cm3,拉伸強度為87N/cm，彎曲模量為2980MPa，收縮率為0.84%ο
【權利要求】
1.一種可用于3D打印的ABS復合材料，其特征在于:由下列重量比的原料組成: ABS40~60%， 2-氰基丙烯酸甲酯5~30%， 磷酸三甲酚酯1-5％， 丙酮20~30%， 3-氨基丙基三甲氧基硅烷0.2~0.5%， 對苯二酚0.1-0.5%。
2.權利要求1所述可用于3D打印的ABS復合材料，其制備方法包括以下步驟: 1)將粘均分子量為5000~700000的ABS塑料粉碎成40~80目的顆粒； 2)按重量配比稱取原料； 3)在氮氣氛圍下，將3-氨基丙基三甲氧基硅烷加至丙酮中，室溫放置24-72小時，再依次加入對苯二酚、磷酸三甲酚酯及2-氰基丙烯酸甲酯，室溫攪拌2飛小時，然后加入ABS顆粒，繼續室溫攪拌6~12小時，得可用于3D打印的ABS復合材料。
【文檔編號】C08F287/00GK104163894SQ201410425013
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司