一種3d打印用導電abs/pc復合材料及其制備方法和應用
【專利說明】-種3D打印用導電ABS/PC復合材料及其制備方法和應用
[0001]
技術領域
[0002] 本發明屬于3D打印用導電材料技術領域，更具體地，涉及一種3D打印用導電ABS/ PC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 蒙脫土改性ABS(CN104672755A)、玻纖增強ABS(CN104559034A)、聚碳酸酯改性ABS (CN104559023A)、橡膠粒子雙峰分布的ABS(CN104072935A、CN103980429A)、炭黑導電改性 ABS(CN103788565A)，但這些ABS料條打印出來的制品層間粘結差、遇冷收縮大、表面分層 現象嚴重。
[0004]ABS料條打印出來的制品用丙酮蒸汽后處理一定時間，層間粘結得到改善，表面分 層現象得到緩解消除。雖然制品表面分層現象得到消除，也引起了制品表面的ABS料被溶 化，損失了原有的制品尺寸精度。
[0005] 現有技術CN103788565A使用高用量的導電炭黑改性ABS，可以獲得導電的3D打印 用ABS料條，但因炭黑的用量高，導致制品很多物理力學性能下降。
【發明內容】
[0006] 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打印用導 電ABS/PC復合材料。
[0007] 本發明的另一個目的在于提供所述3D打印用導電ABS/PC復合材料的制備方法與 應用。
[0008] 本發明的上述目的通過以下技術方案實現： 本發明提供了一種3D打印用導電ABS/PC復合材料，所述復合材料包括如下按重量百 分數計的原料制成： 本體法ABS15~30 乳液法ABS15-30 石墨烯微片 1~5 苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺-馬來酸酐三元共聚物2~20 聚碳酸酯30~55 多壁碳納米管0. 5~5。
[0009] 優選地，所述復合材料包括如下按重量百分數計的原料制成： 本體法ABS18~28 乳液法ABS18~28 石墨烯微片 1~5 苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺-馬來酸酐三元共聚物4~15 聚碳酸酯35~50 多壁碳納米管0. 5~3。
[0010] 本發明提供所述的3D打印用導電ABS/PC復合材料的制備方法，包括如下步驟： 51. 將多壁碳納米管和聚碳酸酯經連續混煉擠出機擠出造粒，得到PC/CNT母粒； 52. 將S1步驟中所得PC/CNT母粒和聚碳酸酯經雙螺桿擠出機進行共混，得到PC/CNT 復合材料； 53. 將S2步驟中所得PC/CNT復合材料與本體法ABS、乳液法ABS、苯乙烯-N-苯基馬 來酰亞胺-馬來酸酐三元共聚物、石墨烯微片混合，經雙螺桿擠出機進行熔融共混，制備出 3D打印用ABS/PC復合材料，再經料條成型機制備出3D打印用ABS料條。
[0011] 優選地，所述S1步驟中多壁碳納米管的質量占PC/CNT母粒的10~20%。
[0012] 優選地，所述S2步驟中多壁碳納米管的質量占PC/CNT復合材料的1~5%。
[0013] 優選地，所述S1中擠出機溫度為280~320°C。
[0014] 優選地，所述S2中雙螺桿擠出機溫度為220~260°C。
[0015] 優選地，所述S3中雙螺桿擠出機溫度為220~260°C。
[0016] 本發明先經連續混煉擠出機擠出造粒，制備PC/CNT母粒，再將該母粒與高流動性 PC經雙螺桿擠出機熔融共混制備PC/CNT復合材料，再將PC/CNT復合材料與與導電石墨 烯微片（GNP)、相容劑苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺-馬來酸酐三元共聚物SPM、本體懸浮法 合成的ABS、乳液接枝法合成的ABS經雙螺桿擠出機熔融共混，制備出碳材料改性的共連續 ABS/PC復合材料，再經料條成型機制造導電改性的3D打印用ABS料條。
[0017] 本發明使用特定的本體法合成的ABS和乳液法合成的ABS混合作為3D打印用 ABS/PC復合材料的主要基體，是因為該本體法合成的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，兩者混合可以得到橡膠相粒徑呈現雙峰分布的ABS基體，可 以使最終材料的韌性更好，這種熔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。
[0018] 另一方面，本發明使用的PC的流動性比ABS高，PC組分中含有分散良好的CNT， PC組分和ABS組分共混時，在GNP和SMA的協同作用下，形成形成共連續相結構且相尺寸更 小，GNP也選擇性分布在PC和ABS共連續相界面和PC相中，在較低的碳材料用量下實現了 較高的導電性(即較低的體積電阻率)。
[0019] 3D打印用ABS/PC復合材料中含量相尺寸較小的PC相，加之GNP選擇性分布在PC 和ABS共連續相界面和PC相中，當3D打印制品在后續的丙酮蒸汽光滑處理中，對表層的 ABS相起到了支撐作用，可大大減輕因表面ABS溶解引起的收縮，從而保持原有的制品尺寸 精度。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果： 本發明根據不同粒徑分布的ABS形成了相容性良好的ABS復合基底，并采用較少含量 的多壁碳納米管的基礎上，合成得到了導電性能較好的復合材料，所述材料層間粘結性能 好，表面分層現象得到極大緩解。制品表面的ABS料能夠較好的保持原有的尺寸精度，尤其 適用于3D打印中所需導電性能較高的ABS料條。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明實施例1提供的ABS/PC復合材料的制備步驟圖。
[0022] 圖2為本發明實施例1提供的ABS/PC復合材料的SEM圖。
【具體實施方式】
[0023] 以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。
[0024] 高流動性PC牌號：日本帝人PCL-1225L 本體法ABS:陶氏MAGNUM213 乳液法ABS:臺灣奇美747,臺灣奇美757,臺灣奇美756 SMA:荷蘭XIRANSZ15170 GNP:KNG-180,廈門凱納石墨烯技術有限公司 CNT:CNT-3,上海卡吉特化工科技有限公司 拉伸強度：采用萬能材料試驗機，根據ASTM-D638標準測試 彎曲模量：采用萬能材料試驗機，根據ASTM-D790標準測試 缺口沖擊強度：采用沖擊試驗機，根據GB/T1043標準測試 體積電阻率：采用EST121型數字超高電阻、微電流測量儀，依據GB/T1410-2006測試， 樣品直徑82_，厚2_，每個試樣測五組，取其平均值。
[0025] 實施例1: 1、參照表1中原料用量，將高流動性PC與多壁碳納米管經連續混煉擠出機擠出造粒，