納米銅基3d打印用復合導電材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了納米銅基3D打印用復合導電材料的制備方法，該復合材料制備方法為將α-氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫攪拌，再依次加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料，納米銅粉含量為20~30%，α-氰基丙烯酸甲酯含量15~20%，二乙烯三胺含量為15~20%，γ―氨丙基三乙氧基硅烷含量為15~20%，聚乙炔含量為5~10%，丙酮含量為20~30%。本發明制備的導電材料可在30~40℃的溫度范圍內進行3D打印，且打印成型后的納米銅基復合導電材料的導電穩定性好，導電率高。
【專利說明】納米銅基3D打印用復合導電材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種納米銅基3D打印用復合導電材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。過去其常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，現正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。
[0003]3D打印技術需要依托多個學科領域的尖端技術，主要包括:信息技術，有先進的設計軟件及數字化工具，輔助設計人員制作出產品的三維數字模型，并根據模型自動分析出打印的工序，自動控制打印器材的走向；精密機械，3D打印技術以“每層的疊加”為加工方式，產品的生產要求高精度，必須對打印設備的精準程度、穩定性有較高的要求；材料科學，用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結合起來，并具有合格的物理、化學性質。
[0004]當前的3D打印大多只能打印模型自身，還不能打出包含電子功能在內的器件，納米銅基3D打印用復合導電材料將顯著擴展3D打印技術的應用范圍。
【發明內容】
[0005]本發明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種納米銅基3D打印用復合導電材料及其制備方法。該復合材料制備方法的特征為將α-氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫攪拌，再依次加入Y —氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，室溫攪拌，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。本發明制備的復合導電材料應用領域廣泛，包括可卷曲電致發光器件、有機太陽能電池、智能服裝等。
[0006]本發明提出的納米銅基3D打印用復合導電材料:
由下列重量比的原料組成:
納米銅粉20~30%，
α-氰基丙烯酸甲酯15~20%，
二乙烯三胺15~20%，
Y一氣丙基二乙氧基硅烷15 20%,
聚乙炔5~10%，
丙酮20~30%。
[0007]所述的納米銅基3D打印用復合導電材料其制備步驟如下:
1)將重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；
2)按重量配比稱取原料；3)在氮氣氛圍下，將α-氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫攪拌10-15分鐘，再依次加入Y —氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，室溫攪拌30-45分鐘，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至6(T70°C，攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。
[0008]將該材料在3(T40°C進行3D打印，測試成型后材料的密度、拉伸強度及導電率。
[0009]本發明制備的復合導電材料可制成柔性電路、射頻天線、精細電極等，在物聯網及可穿戴電子產品等領域獲得應用，市場前景廣闊。
[0010]有益效果
與現有技術相比，本發明的優點在于:
(I)將納米銅粉分散在具有一定粘度的膠體溶液中，銅粉分布均勻，復合導電材料穩定性好。
[0011](2)本發明制備的3D打印材料是一種流體材料，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，生產成本低，便于推廣和應用。
[0013](4)打印成型后的復合材料的導電率高，達到105S/m量級。
【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5g重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將15gα -氰基丙烯酸甲酯與20g丙酮混合，加入15g 二乙烯三胺，室溫攪拌10分鐘，再依次加入15g Y —氨丙基三乙氧基硅烷、5g聚乙炔顆粒，室溫攪拌30分鐘，然后加入30g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。將該材料在30°C進行3D打印，成型后材料的密度為3.96g/cm3,拉伸強度為76.3MPa，導電率為4.3X105S/m。
[0015]將1g重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將20g α -氰基丙烯酸甲酯與20g丙酮混合，加入15g 二乙烯三胺，室溫攪拌15分鐘，再依次加入15g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、1g聚乙炔顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入20g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至70°C，攪拌40分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。將該材料在40°C進行3D打印，成型后材料的密度為2.73g/cm3，拉伸強度為142.3MPa,導電率為 1.5 X 105S/m。
[0016]將5g重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將15g α -氰基丙烯酸甲酯與20g丙酮混合，加入20g 二乙烯三胺，室溫攪拌12分鐘，再依次加入20g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、5g聚乙炔顆粒，室溫攪拌40分鐘，然后加入20g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至65°C，攪拌35分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。將該材料在35°C進行3D打印，成型后材料的密度為2.86g/cm3，拉伸強度為119.1MPa,導電率為 1.8 X 105S/m。
[0017]將5g重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將15g α -氰基丙烯酸甲酯與30g丙酮混合，加入15g 二乙烯三胺，室溫攪拌10分鐘，再依次加入15g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、5g聚乙炔顆粒，室溫攪拌45分鐘，然后加入20g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。將該材料在30°C進行3D打印，成型后材料的密度為2.59g/cm3,拉伸強度為96.3MPa,導電率為 1.1 X 105S/m。
[0018] 將6g重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將16g α -氰基丙烯酸甲酯與22g丙酮混合，加入17g 二乙烯三胺，室溫攪拌12分鐘，再依次加入18g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、6g聚乙炔顆粒，室溫攪拌40分鐘，然后加入21g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至65°C，攪拌36分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。將該材料在30°C進行3D打印，成型后材料的密度為3.12g/cm3，拉伸強度為137.1MPa,導電率為 3.3 X 105S/m。
【權利要求】
1.一種納米銅基3D打印用復合導電材料，其特征在于:由下列重量比的原料組成: 納米銅粉20~30%， α-氰基丙烯酸甲酯15~20%， 二乙烯三胺15~20%， Y一氣丙基二乙氧基硅烷15 20%, 聚乙炔5~10%， 丙酮20~30%。
2.權利要求1所述納米銅基3D打印用復合導電材料，其制備方法包括以下步驟: 1)將重均分子量為2~4萬的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒； 2)按重量配比稱取原料； 3)在氮氣氛圍下，將α-氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫攪拌10-15分鐘，再依次加入Y —氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，室溫攪拌30-45分鐘，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至6(T70°C，攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復合導電材料。
【文檔編號】C08L51/06GK104177748SQ201410425029
【公開日】2014年12月3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