本發明屬于3d打印材料技術領域，具體涉及一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料及其制備方法。
背景技術：
3d打印技術，即增材制造技術，與機器人技術、人工智能技術一起被稱為推動第三次工業革命的關鍵技術。3d打印技術是一種通過逐層增加堆積材料來生成三維實體的快速增材制造技術，它與傳統的減材制造技術相比，具有損耗低、產品制造智能化、精準化和高效的特點。尤其是涉及到復雜形狀的高端制造領域，3d打印技術顯示出了巨大的優越性。
聚乳酸(pla)是一種可完全生物降解、對環境友好的脂肪族聚酯類高分子材料，具有良好的化學惰性、良好的生物相容性、極易于加工以及其相應制品廢棄后能在微生物、酸堿等自然條件下完全分解成對環境無毒無害的二氧化碳和水等優點。然而pla具有玻璃化轉變溫度較高、性脆、耐沖擊強度低以及柔性差等不足，這些缺點極大地限制了pla在3d打印材料領域的應用。聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯(pbat)是一種還未被廣泛研究的新型脂肪族-芳香族共聚酯材料，是由對苯二甲酸、己二酸和1,4丁二醇聚合而成的三元共聚酯，兼具長亞甲基鏈的柔性和芳環的韌性，既有較好的延展性和斷裂伸長率，也有較好的耐熱性和沖擊性能。因此，將pbat與pla共混改性可以有效提高聚乳酸的性能。增容劑的加入，有利于提高pla與pbat的相容性，導致pla/pbat的共混物力學強度增加很多。
石墨烯作為一種新型的碳納米材料，自2004年起獲得了廣泛的關注和研究。越來越多的研究發現，這種材料通過不同的方法制備可以獲得高強度、大導熱系數、高導電性能，大比表面積等優異性能。石墨烯以其獨一無二的結構特性、超強的力學性能、獨特的光電性能、比表面積大和優異的吸附性能等特性使其迅速地成為化學、材料科學等領域的一個研究熱點，石墨烯在復合材料領域將具有廣泛的應用前景，近年來有許多學者將其與高分子材料進行復合，取得了一些令人矚目的成果，石墨烯分散到基體材料中，易團聚，有時會導致材料的性能達不到理想的效果。
技術實現要素：
基于上述背景和問題，本發明的目的在于提供一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料及其制備方法，本發明制備的pla/pbat/石墨烯材料相容性好、材料力學性能好、韌性好、打印精度高。
為實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：
一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料，由以下按重量份數計的組分制備而成：
pla60-90份
pbat10-40份
石墨烯0.5-3份
增容劑1-10份
抗氧劑0.5-1.5份
增韌劑5-10份
硅烷偶聯劑1-3份。
具體地，上述的pla的重均分子量為5×104-2×105g/mol。
具體地，上述的石墨烯的厚度為1-5nm。
具體地，上述的增容劑為馬來酸酐、過氧化二異丙苯、gma-乙烯-丙烯酸甲酯的三元共聚物中的一種或幾種。
具體地，上述的抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑ca、抗氧劑168、抗氧劑1035、抗氧劑1098中的一種或幾種。
具體地，上述的增韌劑為羧基液體丁腈橡膠、聚醋酸乙烯乳液、液體硅橡膠中的一種或幾種。
具體地，上述的硅烷偶聯劑為kh560、kh550、kh570中的一種或幾種。
進一步，所述的一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)將石墨烯于150-200℃的溫度下進行30-60min的氧化處理；
(2)將氧化處理后的石墨烯浸泡在硅烷偶聯劑中20-30min；
(3)將pla和pbat真空干燥，按照質量份配方，將處理后的石墨烯、pla、pbat、增容劑、抗氧劑、增韌劑置于高速分散機中，保持轉速800-2000r/min，高速分散20-30min；
(4)將混合均勻后的物料投放進錐形雙螺桿擠出機，雙螺桿擠出機的擠出溫度為150～220℃，機頭180-200℃，雙螺桿擠出機轉速為150-300r/min；
(5)將步驟(4)得到的粒料冷卻后用球磨機粉碎，轉速為300-400r/min，球磨時間3～5h，然后在50-200目的篩網中進行篩分；
(6)將步驟(5)得到的物料加入到真空干燥箱中，在60～80℃條件下，干燥4～6h后得到pla/pbat/石墨烯材料。
本發明的有益效果：
(1)本發明的一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料，選用的增容劑夠增加pla與pbat鏈段的相互作用，大大提高了pbat和pla的相容性，增加了pbat/pla共混物的力學強度，韌性好、優異的降解性能、打印精度高。
(2)本發明的一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料，將石墨預氧化處理，使石墨烯表面產生含氧活性基團，含氧基團可顯著提高石墨烯于硅烷偶聯劑的作用能力，使界面形成化學鍵，不但利于石墨烯在樹脂材料的分散性，賦予材料諸多石墨烯優異的性能，而且大大改善了界面粘結強度，有利于增強材料之前的界面結合強度。
(3)本發明所使用的原料易得、條件溫和、工藝簡單、成本低、易于工業化生產。
具體實施方式
現在結合實施例對本發明作進一步詳細的說明。
實施例1
一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料，由以下按重量份數計的組分制備而成：
重均分子量為1×105g/mol的pla70份
pbat30份
厚度為1nm的石墨烯1份
過氧化二異丙苯5份
抗氧劑10100.5份
羧基液體丁腈橡膠5份
kh5701份。
一種用于3d打印的pla/pbat/石墨烯材料的制備方法，具體包括如下步驟：
(1)將石墨烯于150-200℃的溫度下進行30-60min的氧化處理；
(2)將氧化處理后的石墨烯浸泡在硅烷偶聯劑中20-30min；
(3)將pla和pbat真空干燥，按照質量份配方，將處理后的石墨烯、pla、pbat、增容劑、抗氧劑、增韌劑置于高速分散機中，保持轉速800-2000r/min，高速分散20-30min；
(4)將混合均勻后的物料投放進錐形雙螺桿擠出機，雙螺桿擠出機的擠出溫度為150～220℃，機頭180-200℃，雙螺桿擠出機轉速為150-300r/min；
(5)將步驟(4)得到的粒料冷卻后用球磨機粉碎，轉速為300-400r/min，球磨時間3～5h，然后在50-200目的篩網中進行篩分；
(6)將步驟(5)得到的物料加入到真空干燥箱中，在60～80℃條件下，干燥4～6h后得到pla/pbat/石墨烯材料。
實施例2-6與實施例1基本相同，不同之處在于表1；對比例1-2與實施例1基本相同，不同之處在于表1：
表1：
將實施例1-6及對比例1-2中pla/pbat/石墨烯材料粒子料在60～80℃條件下，干燥4～6h，然后使用3d打印機打印成測試樣條，在室溫充分穩定化后，進行各項性能測試，測試結果如表2所示。
表2
以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。