[发明专利]尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末及其制备方法和在选择性激光烧结技术中的应用

权利要求书

1.一种尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将石墨烯、表面活性剂与有机溶剂A混合，得到改性石墨烯分散液；所述的有机溶剂A选自乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙腈、甲酸、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；

(2)将尼龙、防粘剂与有机溶剂B混合，得到混合液；所述的有机溶剂B选自乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙腈、甲酸、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；

(3)将所述混合液、所述改性石墨烯分散液与硅烷偶联剂混合后置于高压反应釜中，加热反应后解压、降温至室温，再经后处理得到尼龙/石墨烯复合粉末；

(4)将步骤(3)制备的尼龙/石墨烯复合粉末、碳纤维、流动助剂和抗氧剂搅拌均匀后得到所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末。

2.根据权利要求1所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的石墨烯为粉末状，片径小于100μm，选自纯石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、有机改性石墨烯中的至少一种；

所述的石墨烯与表面活性剂的质量比为1:0.1～1；

所述改性石墨烯分散液中石墨烯的质量百分比浓度为10～50％。

3.根据权利要求1所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的防粘剂选自油酸酰胺、芥酸酰胺、乙醇双硬脂酰胺、乙醇双月桂酰胺中的至少一种；

所述防粘剂的质量为尼龙质量的0.1～1％；

所述混合液中尼龙的质量百分比浓度为1～25％。

4.根据权利要求1所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的硅烷偶联剂选自氨基硅烷、乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种；

所述硅烷偶联剂的质量为步骤(2)中尼龙质量的0.005～0.5％；

所述改性石墨烯分散液中的石墨烯与所述混合液中的尼龙的质量比为1:20～1000。

5.根据权利要求1所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热反应的温度为130～200℃，时间为0.5～2h；

所述降温的速率为2～5℃/min；

所述的后处理包括干燥和过筛。

6.根据权利要求1所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：

所述碳纤维的直径为5～20μm，长度为10～100μm；

所述的流动助剂选自气相二氧化硅、气相氧化铝、纳米氧化钛、纳米碳化硅中的至少一种；

所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末中，各组分的质量分数为：

尼龙/石墨烯复合粉末 70～95％；

碳纤维 0.5～25％；

流动助剂 0.5～4％；

抗氧剂 0.1～1％。

7.一种根据权利要求1～6任一所述的方法制备的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末。

8.一种选择性激光烧结技术，

包括：将原料粉末装入选择性激光成型机的供粉仓中，铺粉刮刀将原料粉末均匀地铺在加工平台上并加热至加工温度，激光器发出激光，然后控制程序控制激光在加工平台上根据二维片层进行扫描，激光束扫描结束后，下移一个粉层厚度，刮刀进行铺粉，激光束扫描，反复进行，得到激光烧结件；其特征在于，原料粉末为如权利要求7所述的尼龙/石墨烯/碳纤维复合粉末；

所述激光束扫描的方式为自内而外，激光功率为20～70w，扫描速度为4m/s，粉层厚度为0.08～0.15mm，加工温度为165～180℃。

9.根据权利要求8所述的选择性激光烧结技术，其特征在于，所述的粉层厚度为0.12～0.15mm。

10.根据权利要求8所述的选择性激光烧结技术，其特征在于，所述的加工温度为175℃。