一種3d打印導線用導電abs/pla復合材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0002] 本發明屬于3D打印導線用導電材料技術領域，更具體地，設及一種3D打印導線用 導電ABS/PLA復合材料及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0003] 目前在中國銷售的3D打印用ABS料條有進口的STRATASYSP400ABS、國產的 蒙脫±改性ABS(CN104672755A)、玻纖增強ABS(CN104559034A)、聚碳酸醋改性ABS (CN104559023A)、橡膠粒子雙峰分布的ABS(CN104072935AXN103980429A)、炭黑導電改性 ABS(CN103788565A)，其中導電用的3D打印用ABS料條有CN103788565A公開的炭黑導電 改性ABS，但炭黑導電含量達到35質量份W上，因填料含量高嚴重影響ABS料條的打印效果 (出現精度低、分層)。而且該導電ABS的體積電阻率最好只能達到1〇2歐姆*厘米水平，不 適用做ABS質3D打印部件中的導線用途。
[0004] 目前已經有用3D打印用ABS料條打印用電部件，但用電部件中的導線仍然采用漆 包線、PVC包銅導線、PE包銅導線，不能一體化成型，與ABS基材的粘結差，存在漏電風險。 陽(K)日]現有非導電的3D打印用PLA料條和導電的3D打印用PLA料條（Proto-pasta導電 PLA，體積電阻率為15歐姆*厘米和BlackMagic3D導電PLA，體積電阻率為1歐姆*厘 米）經雙頭打印成結合緊密的用電部件，但一方面因為電器領域使用習慣，用電部件都是W ABS材質為主，不接受PLA材質，另一方面PLA基材用電器存在吸水降解和發霉的可能性、耐 久性差。
[0006] 目前出現的可能解決W上技術缺陷的方法是利用雙頭3D打印技術，W非導電的 ABS料條和導電的3D打印用PLA料條一起打印用電部件，但目前的材料打印出的部件中 ABS和PLA粘結差，也存在濕度大時漏電的風險。
[0007] 因此，針對W上技術難題，本發明尋求提供一種適合雙頭3D打印技術的高導電料 條，能與非導電的ABS材料復合應用于打印用電部件，能同時解決高導電的3D打印用料條 中導電填料含量高，出現精度低、分層的缺陷，并滿足體積電阻率1歐姆*厘米W下的高導 電需求。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于根據現有3D打印用ABS料條技術的不足，提供了一種3D打印 導線用導電ABS/PLA復合材料。
[0009] 本發明的另一個目的在于提供所述3D打印導線用導電ABS/PLA復合材料的制備 方法與應用。
[0010] 本發明的上述目的通過W下技術方案實現： 本發明提供了一種3D打印導線用導電ABS/PLA復合材料，所述復合材料包括如下按重 量百分比數計的原料制成： 本體法ABS15~30〇/〇 乳液法ABS15-30% 苯乙締-丙締臘-甲基丙締酸縮水甘油醋共聚物1~10% 下基S苯基漠化麟0. 01~0. 05% 金屬儀粉5~15% 聚乳酸30~50% 多壁碳納米管1~5% 石墨締微片1~5%。
[0011] 優選地，所述復合材料包括如下按重量百分比數計的原料制成： 本體法ABS15~25〇/〇 乳液法ABS15-25% 苯乙締-丙締臘-甲基丙締酸縮水甘油醋共聚物3~7% 下基S苯基漠化麟0. 01~0. 05% 金屬儀粉8~12% 聚乳酸32~45〇/〇 多壁碳納米管1~4% 石墨締微片1~4%。
[0012] 本發明采用金屬儀粉、石墨締微片和多壁碳納米管優化搭配，緊密堆擱，可在較低 的導電添加劑含量下實現1歐姆*厘米W下導線用導電要求，共混在流動性較好的聚乳酸 PLA材料中，并與ABS材料實現復合，可W滿足3D打印機對料條的加工流動性要求。
[001引本發明所述的3D打印導線用導電ABS/PLA復合材料的制備方法，包括W下步驟： 51. 將多壁碳納米管和石墨締微片加入溶劑中，超聲，再加入聚乳酸，繼續超聲，將超 聲后所得混合物加熱，得到PLA/碳材料母粒； 52. 將S1步驟中所得PLA/碳材料母粒、聚乳酸和金屬儀粉加入密煉機中烙融共混，得 到PLA/Ni/碳材料導電母粒； 53. 將S2步驟中所得PLA/Ni/碳材料導電母粒與本體法ABS、乳液法ABS、苯乙締-丙 締臘-甲基丙締酸縮水甘油醋共聚物和下基=苯基漠化麟混合，經雙螺桿擠出機進行烙融 共混，再經料條成型機制備出導電改性的3D打印用ABS料條。
[0014] 優選地，所述S1中多壁碳納米管和石墨締微片的質量占PLA/碳材料母粒的 15~25%〇 陽0巧]優選地，所述S2中金屬儀粉的質量占PLA/Ni/碳材料導電母粒的15~25%。
[0016] 優選地，所述S3中金屬儀粉的質量占導電ABS/PLA復合材料的8~12%。
[0017] 優選地，所述S3中多壁碳納米管和石墨締微片的質量占導電ABS/PLA復合材料的 3-8% 〇
[0018] 本發明先通過溶液共混法將PLA、多壁碳納米管（MWCNTs)和石墨締微片（GNP)共 混制備為15~25wt%碳材料濃度的母粒，再將該母粒與PLA、金屬儀粉經密煉機烙融共混制 備碳材料濃度（MWCNTs和GNP)約為6~10%、金屬儀粉濃度15~25%的導電母粒，再將該母 粒與本體法合成的ABS、乳液合成的ABS、苯乙締-丙締臘-甲基丙締酸縮水甘油醋共聚 物（SAN-GMA)、下基=苯基漠化麟（TPB)在雙螺桿擠出機中進行烙融共混，得到儀粉濃度 8~12%、碳材料濃度3~8%左右的導電ABS/PLA復合材料，再經料條成型機制備導電改性的3D 打印用料條。
[0019] 優選地，所述S1中溶劑為氯仿，超聲時間為6~9h，繼續超聲時間為3~5,所述加熱 溫度為100~140 °C。
[0020] 更優選地，所述加熱溫度為120°C。
[0021] 優選地，所述S2中烙融共混溫度為180~200°C。
[0022] 優選地，所述S3中雙螺桿擠出機加熱溫度為180~200°C。
[0023] 本發明中ABS和PLA形成共連續相，在料條表層既有ABS相又有PLA相，當烙融料 條與非導電性ABS接觸時相容好，當烙融條料與另外的導電ABS/PLA層接觸時，因表層PLA 的存在而粘結也很緊密，達到比現有技術更好的增強層間粘結效果。
[0024] 使用本體法合成的ABS和乳液法合成的ABS混合作為3D打印用ABS/PC合金的主 要基體，是因為本體法合成的ABS含粒徑較大的橡膠相，而乳液法合成的ABS粒徑較小的橡 膠相，兩者混合可W得到橡膠相粒徑呈現雙峰分布的ABS基體，可W使最終材料的初性更 好，運種烙融共混的方法獲得雙峰ABS，比現有技術用聚合的方法得雙峰ABS要更為簡單、 可調節性更高。 陽025] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果： 本發明通過金屬儀粉、石墨締微片和碳納米管的優化搭配，獲得了較低導電添加劑含 量下實現較低體積電阻率的導電性能要求，不同粒徑混合的ABS材料使得復合材料中ABS 粒徑呈現雙峰分布，且初性增強，ABS和PLA相溶共連續性好，尤其適用于雙頭3D打印技術 所需的高導電料條材料。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明實施例1提供的復合材料合成步驟圖。
[0027]圖2為本發明實施例1提供的復合材料的SEM圖。
【具體實施方式】
[0028]W下結合具體實施例來進一步說明本技術，但實施例并不對本技術做任何形式的 限定。除非特別說明，本發明采用的試劑、方法和設備為本技術領域常規試劑、方法和設備。
[0029]PLA牌號：化化reworks4043DPLA SAN-GMA:SAG-002，南通