[发明专利]一种石墨烯改性的3D打印材料的制备工艺

说明书

【技术领域】

本发明属于3D打印用材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯改性的3D打印材料的制备工艺。

【背景技术】

3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有黏合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。3D打印最难最核心的技术是打印材料的开发。因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。

2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了独立存在的二维石墨烯(Gra-phene，GN)晶体以来，石墨烯已经成为材料科学领域极受关注的研究热点之一。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它拥有独特的二维结构和优异的力学、热力学、光学和电学性能。

石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，至吸收2.3％的光，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特点。

随着笔记本电脑行业的快速发展，笔记本电脑外壳也朝着强度高、刚性大、的方向发展。目前市场上多数的塑料外壳笔记本电脑都是采用PC/ABS工程塑料合金做原料的。这种材料既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性。但是，存在着笔记本电脑外壳的散热性能较差的问题。

【发明内容】

本发明提供一种石墨烯改性的3D打印材料的制备工艺，以解决现有笔记本电脑外壳的散热性能较差的问题。本发明制得的石墨烯改性的3D打印材料的散热性和拉伸强度明显优于现有技术的材料；同时，本发明的材料可应用于3D打印笔记本电脑外壳中。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯改性的3D打印材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1：将ABS树脂86-124份与丙烯酸锌树脂24-38份粉碎后过200-300目筛子，制得混合树脂粉末；

S2：向步骤S1制得的混合树脂粉末中加入表面活性剂1-1.6份，在温度为68-72℃，转速为150-180r/min下活化1-1.3h，制得活化混合树脂粉末；

S3：将石墨烯1.8-4.2份粉碎，过200-300目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为7000-8200GS，超声波功率为520-650W，温度为52-56℃，转速为200-300r/min下，搅拌40-50min，制得石墨烯能量粉末；

S4：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化混合树脂粉末中加入步骤S3制得的石墨烯能量粉末、聚乳酸54-76份、二聚磷酸钠46-62份、氯丙基苯乙烯12-16份、马来酸酐接枝聚丙烯10-14份、羟甲基纤维素钠8-12份、凯夫拉纤维4-6份、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维3-5份、调节剂0.4-0.8份、发生剂0.3-0.5份、交联剂0.4-0.8份、相容剂0.7-1.3份、架桥剂0.5-1份、催化剂0.3-0.5份、增塑剂0.5-0.8份、分散剂0.3-0.5份、增粘剂0.4-0.7份，在微波功率为300-350W，温度为138-145℃，转速为200-400r/min下搅拌3-4h，制得混合物Ⅰ；

S5：向步骤S4制得的混合物Ⅰ中加入固化剂1-2.3份、抗氧剂0.3-0.5份、稳定剂0.2-0.4份、抗老剂1.2-1.8份、阻燃剂1.8-2.4份，在温度为76-80℃，转速为150-250r/min下搅拌1.6-2h，制得混合物Ⅱ；

S6：将步骤S5制得的混合物Ⅱ放入螺杆挤压成型机中，在温度为190-200℃，转速为125-140r/min下，经挤压丝条，制得石墨烯改性的3D打印材料。

优选地，步骤S2中所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物。

优选地，步骤S4中所述调节剂为ACR，所述发生剂为气溶胶发生剂。

优选地，步骤S4中所述交联剂为交联剂SAC-100，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。

优选地，步骤S4中所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂，所述催化剂为五氧化二钒。

优选地，步骤S4中所述增塑剂为柠檬酸酯，所述分散剂为分散剂MF，所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷。