本發明屬于3D打印用材料制備技術領域,具體涉及一種具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料。
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,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,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,材料功能性跟不上產業發展,大型鍛件無法成行,力學性能差等諸多因素,直接制約著整體發展。隨著3D打印市場需求量的增大、3D打印材料功能性跟不上產業發展,如何突破提高3D打印材料功能性、降低3D打印成本,提高3D打印材料的力學性能,解決資源再循環利用等情況已經迫在眉睫。
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。
目前塑料3d打印用材料存在著拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度小,熱變形溫度和熔融指數低等問題,因此,研發一種具有高強度,熱傳導性好,同時有具有高韌性和熔融指數的石墨烯3D打印材料具有重要的意義。
技術實現要素:
本發明提供一種具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料,以解決現有塑料3d打印用材料存在著拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度小,熱變形溫度和熔融指數低等問題。本發明制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度大,熱變形溫度和熔融指數高等特點,通過3D打印技術打印出來的產品高質量、高抗沖、高強度,具有廣闊的市場前景。
為解決以上技術問題,本發明采用以下技術方案:
一種具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯5.3-7.9份、廢棄塑料26-31份、聚乳酸34-42份、三聚磷酸鉀16-24份、乙二醇丁醚醋酸酯21-25份、特定合成劑12-19份、淀粉合成劑6-9份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調節劑15-22份、發生劑12-18份、偶聯劑a 10-15份、相容劑12-16份、增塑劑a 9-12份、抗氧化劑6-10份、聚凝劑5-9份、終止劑3-5份、穩定劑a 2-4份;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N,N-二甲基乙酰胺8-13份、環氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化劑1-2份、偶聯劑b 0.2-0.6份、引發劑0.1-0.2份、催化劑0.1-0.2份、穩定劑b 0.1-0.3份、消泡劑0.3-0.8份、增塑劑b 0.4-0.9份、增韌劑0.3-0.7份、增粘劑0.3-0.6份、耐水劑0.2-0.4份、抗菌劑0.1-0.2份;
所述偶聯劑b為鈦酸酯偶聯劑;
所述引發劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩定劑b為有機錫穩定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑b為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場上購置二維石墨烯原料,經過特殊處理制得初級石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機對廢棄塑料進行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機將破碎過的廢棄塑料進行徹底清洗,去除表面的污物,自然風干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮氣或干冰的低溫粉碎機中,在溫度為-90--110℃下將塑料粉碎2-3h,過篩后得到400-600目的塑料細粒;
S4:向步驟S1制得的初級石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鉀、乙二醇丁醚醋酸酯、特定合成劑,升溫至186-217℃,在轉速為200-400r/min下攪拌熔解2.4-3.7h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發生劑、偶聯劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至117-128℃,在轉速為100-200r/min下反應68-82min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調節劑、聚凝劑混合后升溫至143-156℃,在轉速為300-400r/min下反應145-232min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑a、終止劑、穩定劑a混合后降溫至108-125℃,在轉速為200-300r/min下反應62-135min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級材料在溫度為-90--110℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機中,在溫度為180-200℃,轉速為110-130r/min下,經擠壓絲條,制得具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為18-25Be’,pH值為3.1-3.8的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為4%-8%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯劑b、催化劑,然后在溫度為42-58℃,攪拌轉速為70-100r/min下進行交聯接枝反應2.5-3.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調節pH值為9.1-9.8,接著加入環氧氯丁烷、尿素、引發劑、增塑劑b、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為55-61℃,攪拌轉速為80-120r/min下進行交聯反應1.2-1.8h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩定劑b,調節pH值為8.3-8.5,升溫至73-77℃,糊化50-55min,糊化結束后降至30-33℃,加入消泡劑,在轉速為90-130r/min下攪拌8-12min,制得淀粉合成劑。
進一步地,所述所述調節劑為ACR。
進一步地,所述發生劑為氣溶膠發生劑。
進一步地,所述偶聯劑a為硅烷偶聯劑KH550。
進一步地,所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑。
進一步地,所述增塑劑a為鄰苯二甲酸二環己酯。
進一步地,所述抗氧化劑為Ronotec17。
進一步地,所述聚凝劑為聚合氯化鋁。
進一步地,所述終止劑為木焦油。
進一步地,所述穩定劑a為稀土穩定劑。
本發明具有以下有益效果:
(1)本發明使用廢棄塑料,來源廣,價格低,拓寬了3D打印材料原料的選擇范圍;
(2)本發明制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度大,熱變形溫度和熔融指數高等特點,通過3D打印技術打印出來的產品高質量、高抗沖、高強度,具有廣闊的市場前景;
(3)本發明制成的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料成本低,易于工業化生產。
【具體實施方式】
為便于更好地理解本發明,通過以下實施例加以說明,這些實施例屬于本發明的保護范圍,但不限制本發明的保護范圍。
在實施例中,所述具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯5.3-7.9份、廢棄塑料26-31份、聚乳酸34-42份、三聚磷酸鉀16-24份、乙二醇丁醚醋酸酯21-25份、特定合成劑12-19份、淀粉合成劑6-9份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調節劑15-22份、發生劑12-18份、偶聯劑a 10-15份、相容劑12-16份、增塑劑9-12份、抗氧化劑6-10份、聚凝劑5-9份、終止劑3-5份、穩定劑a 2-4份;
所述調節劑為ACR;
所述發生劑為氣溶膠發生劑;
所述偶聯劑a為硅烷偶聯劑KH550;
所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩定劑a為稀土穩定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N,N-二甲基乙酰胺8-13份、環氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化劑1-2份、偶聯劑b 0.2-0.6份、引發劑0.1-0.2份、催化劑0.1-0.2份、穩定劑b 0.1-0.3份、消泡劑0.3-0.8份、增塑劑0.4-0.9份、增韌劑0.3-0.7份、增粘劑0.3-0.6份、耐水劑0.2-0.4份、抗菌劑0.1-0.2份;
所述偶聯劑b為鈦酸酯偶聯劑;
所述引發劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩定劑b為有機錫穩定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場上購置二維石墨烯原料,經過特殊處理制得初級石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機對廢棄塑料進行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機將破碎過的廢棄塑料進行徹底清洗,去除表面的污物,自然風干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮氣或干冰的低溫粉碎機中,在溫度為-90--110℃下將塑料粉碎2-3h,過篩后得到400-600目的塑料細粒;
S4:向步驟S1制得的初級石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鉀、乙二醇丁醚醋酸酯、特定合成劑,升溫至186-217℃,在轉速為200-400r/min下攪拌熔解2.4-3.7h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發生劑、偶聯劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至117-128℃,在轉速為100-200r/min下反應68-82min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調節劑、聚凝劑混合后升溫至143-156℃,在轉速為300-400r/min下反應145-232min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩定劑a混合后降溫至108-125℃,在轉速為200-300r/min下反應62-135min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級材料在溫度為-90--110℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機中,在溫度為180-200℃,轉速為110-130r/min下,經擠壓絲條,制得具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為18-25Be’,pH值為3.1-3.8的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為4%-8%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯劑b、催化劑,然后在溫度為42-58℃,攪拌轉速為70-100r/min下進行交聯接枝反應2.5-3.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調節pH值為9.1-9.8,接著加入環氧氯丁烷、尿素、引發劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為55-61℃,攪拌轉速為80-120r/min下進行交聯反應1.2-1.8h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩定劑b,調節pH值為8.3-8.5,升溫至73-77℃,糊化50-55min,糊化結束后降至30-33℃,加入消泡劑,在轉速為90-130r/min下攪拌8-12min,制得淀粉合成劑。
下面通過更具體實施例對本發明進行說明。
實施例1
一種所述具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯6.6份、廢棄塑料28份、聚乳酸38份、三聚磷酸鉀20份、乙二醇丁醚醋酸酯24份、特定合成劑16份、淀粉合成劑8份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調節劑18份、發生劑15份、偶聯劑a 13份、相容劑14份、增塑劑10份、抗氧化劑8份、聚凝劑7份、終止劑4份、穩定劑a 3份;
所述調節劑為ACR;
所述發生劑為氣溶膠發生劑;
所述偶聯劑a為硅烷偶聯劑KH550;
所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩定劑a為稀土穩定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉116份、戊二酸二甲酯13份、N,N-二甲基乙酰胺11份、環氧氯丁烷4份、尿素2.5份、糊化劑1.5份、偶聯劑b 0.4份、引發劑0.1份、催化劑0.1份、穩定劑b 0.2份、消泡劑0.6份、增塑劑0.7份、增韌劑0.5份、增粘劑0.4份、耐水劑0.3份、抗菌劑0.1份;
所述偶聯劑b為鈦酸酯偶聯劑;
所述引發劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩定劑b為有機錫穩定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場上購置二維石墨烯原料,經過特殊處理制得初級石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機對廢棄塑料進行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機將破碎過的廢棄塑料進行徹底清洗,去除表面的污物,自然風干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮氣或干冰的低溫粉碎機中,在溫度為-100℃下將塑料粉碎2.5h,過篩后得到500目的塑料細粒;
S4:向步驟S1制得的初級石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鉀、乙二醇丁醚醋酸酯、特定合成劑,升溫至208℃,在轉速為300r/min下攪拌熔解3h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發生劑、偶聯劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至122℃,在轉速為150r/min下反應75min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調節劑、聚凝劑混合后升溫至150℃,在轉速為350r/min下反應190min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩定劑a混合后降溫至116℃,在轉速為250r/min下反應100min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級材料在溫度為-100℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機中,在溫度為190℃,轉速為120r/min下,經擠壓絲條,制得具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為22Be’,pH值為3.5的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為6%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯劑b、催化劑,然后在溫度為50℃,攪拌轉速為90r/min下進行交聯接枝反應3h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調節pH值為9.5,接著加入環氧氯丁烷、尿素、引發劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為58℃,攪拌轉速為100r/min下進行交聯反應1.5h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩定劑b,調節pH值為8.4,升溫至75℃,糊化53min,糊化結束后降至32℃,加入消泡劑,在轉速為120r/min下攪拌10min,制得淀粉合成劑。
實施例2
一種所述具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯5.3份、廢棄塑料26份、聚乳酸34份、三聚磷酸鉀16份、乙二醇丁醚醋酸酯21份、特定合成劑12份、淀粉合成劑6份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調節劑15份、發生劑12份、偶聯劑a 10份、相容劑12份、增塑劑9份、抗氧化劑6份、聚凝劑5份、終止劑3份、穩定劑a 2份;
所述調節劑為ACR;
所述發生劑為氣溶膠發生劑;
所述偶聯劑a為硅烷偶聯劑KH550;
所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩定劑a為稀土穩定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉80份、戊二酸二甲酯10份、N,N-二甲基乙酰胺8份、環氧氯丁烷2份、尿素1.5份、糊化劑1份、偶聯劑b 0.2份、引發劑0.1份、催化劑0.1份、穩定劑b 0.1份、消泡劑0.3份、增塑劑0.4份、增韌劑0.3份、增粘劑0.3份、耐水劑0.2份、抗菌劑0.1份;
所述偶聯劑b為鈦酸酯偶聯劑;
所述引發劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩定劑b為有機錫穩定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場上購置二維石墨烯原料,經過特殊處理制得初級石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機對廢棄塑料進行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機將破碎過的廢棄塑料進行徹底清洗,去除表面的污物,自然風干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮氣或干冰的低溫粉碎機中,在溫度為-90℃下將塑料粉碎3h,過篩后得到400目的塑料細粒;
S4:向步驟S1制得的初級石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鉀、乙二醇丁醚醋酸酯、特定合成劑,升溫至186℃,在轉速為200r/min下攪拌熔解3.7h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發生劑、偶聯劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至117℃,在轉速為100r/min下反應82min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調節劑、聚凝劑混合后升溫至143℃,在轉速為300r/min下反應145min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩定劑a混合后降溫至108℃,在轉速為200r/min下反應135min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級材料在溫度為-90℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機中,在溫度為180℃,轉速為110r/min下,經擠壓絲條,制得具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為18Be’,pH值為3.1的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為4%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯劑b、催化劑,然后在溫度為42℃,攪拌轉速為70r/min下進行交聯接枝反應2.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調節pH值為9.1,接著加入環氧氯丁烷、尿素、引發劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為55℃,攪拌轉速為80r/min下進行交聯反應1.8h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩定劑b,調節pH值為8.3,升溫至73℃,糊化55min,糊化結束后降至30℃,加入消泡劑,在轉速為90r/min下攪拌12min,制得淀粉合成劑。
實施例3
一種所述具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料,以重量份為單位,包括以下原料:石墨烯7.9份、廢棄塑料31份、聚乳酸42份、三聚磷酸鉀24份、乙二醇丁醚醋酸酯25份、特定合成劑19份、淀粉合成劑9份;
所述特定合成劑以重量份為單位,包括以下原料:調節劑22份、發生劑18份、偶聯劑a 15份、相容劑16份、增塑劑12份、抗氧化劑10份、聚凝劑9份、終止劑5份、穩定劑a 4份;
所述調節劑為ACR;
所述發生劑為氣溶膠發生劑;
所述偶聯劑a為硅烷偶聯劑KH550;
所述相容劑為馬來酸酐接枝相容劑;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述抗氧化劑為Ronotec17;
所述聚凝劑為聚合氯化鋁;
所述終止劑為木焦油;
所述穩定劑a為稀土穩定劑;
所述淀粉合成劑以重量份為單位,包括以下原料:淀粉130份、戊二酸二甲酯16份、N,N-二甲基乙酰胺13份、環氧氯丁烷5份、尿素3.5份、糊化劑2份、偶聯劑b 0.6份、引發劑0.2份、催化劑0.2份、穩定劑b 0.3份、消泡劑0.8份、增塑劑0.9份、增韌劑0.7份、增粘劑0.6份、耐水劑0.4份、抗菌劑0.2份;
所述偶聯劑b為鈦酸酯偶聯劑;
所述引發劑為偶氮二異丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化劑為鉑催化劑;
所述穩定劑b為有機錫穩定劑;
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚;
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述增粘劑為丙基三甲氧基硅烷;
所述耐水劑為硼酸;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:市場上購置二維石墨烯原料,經過特殊處理制得初級石墨烯粉末;
S2:使用硬塑料破碎機對廢棄塑料進行初步粉碎,隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機將破碎過的廢棄塑料進行徹底清洗,去除表面的污物,自然風干精選后,制得精選塑料;
S3:將步驟S2制得的精選塑料置于氮氣或干冰的低溫粉碎機中,在溫度為-110℃下將塑料粉碎2h,過篩后得到600目的塑料細粒;
S4:向步驟S1制得的初級石墨烯粉末、步驟S3制得的塑料細粒中加入聚乳酸、三聚磷酸鉀、乙二醇丁醚醋酸酯、特定合成劑,升溫至217℃,在轉速為400r/min下攪拌熔解2.4h,然后冷卻至室溫,制得改性的石墨烯3D打印二級材料;
所述特定合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S41:將發生劑、偶聯劑a、相容劑、抗氧化劑混合升溫至128℃,在轉速為200r/min下反應68min,制得物料A;
S42:向步驟S41制得的物料A中加入調節劑、聚凝劑混合后升溫至156℃,在轉速為400r/min下反應145min,制得物料B;
S43:向步驟S42制得的物料B中加入增塑劑、終止劑、穩定劑a混合后降溫至125℃,在轉速為300r/min下反應62min,制得特定合成劑;
S5:將步驟S4制得的改性的石墨烯3D打印二級材料在溫度為-110℃下粉碎,加入淀粉合成劑混合均勻,將混合均勻混合物放入螺桿擠壓成型機中,在溫度為200℃,轉速為130r/min下,經擠壓絲條,制得具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料;
所述淀粉合成劑的制備方法,包括以下步驟:
S51:配制濃度為25Be’,pH值為3.8的淀粉漿a;
S52:向步驟S51制得的淀粉漿a中加入濃度為8%的戊二酸二甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、偶聯劑b、催化劑,然后在溫度為58℃,攪拌轉速為100r/min下進行交聯接枝反應2.5h,制得漿料b;
S53:向步驟S52制得的漿料b中加入糊化劑,調節pH值為9.8,接著加入環氧氯丁烷、尿素、引發劑、增塑劑、增韌劑、增粘劑、耐水劑、抗菌劑,然后在溫度為61℃,攪拌轉速為120r/min下進行交聯反應1.2h,制得漿料c;
S54:將步驟S53制得的漿料c中加入穩定劑b,調節pH值為8.5,升溫至77℃,糊化50min,糊化結束后降至33℃,加入消泡劑,在轉速為130r/min下攪拌8min,制得淀粉合成劑。
對實施例1-3中的具有高彎曲強度的石墨烯3D打印材料性能進行檢測,結果如下表所示。
由上表可知,本發明的石墨烯3D打印材料具有拉伸強度、彎曲強度和缺口沖擊強度大,熱變形溫度和熔融指數高等特點,通過3D打印技術打印出來的產品高質量、高抗沖、高強度。
以上內容不能認定本發明具體實施只局限于這些說明,對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思前提下,還可以做出若干簡單推演或替換,都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。