[发明专利]一种石墨烯3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯3D打印材料的制备方法，一种石墨烯3D打印材料的制备方法：将四氢呋喃用蒸馏法去除水分，分成A,B两份溶液，A溶液与B溶液的质量比为（2‑3）：1；在A溶液中投入硅胶粉后搅拌至溶解后，然后再将石墨烯分散其中；将聚氯乙烯和马来酸酐聚合物混合后，投入B溶液中充分溶解；将上述两份溶液在30‑60℃充分混合后，再升温至120℃至反应完全，并收集挥发的四氢呋喃，将溶液进行深冷制粉，得粉末直径为20‑200nm的3D打印材料，另可制成3D打印线材，实现材料应用的多元化。

技术领域

本发明涉及3D打印材料制造领域，具体而言，涉及一种石墨烯3D打印材料及其制备方法。

背景技术

三维(3D)打印技术又称增材制造技术，基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前，三维打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些传统依赖的精细加工工艺，另外，三维打印技术逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域，为创新开拓了广阔的空间。

石墨烯具有优异的光学、力学的特点,并且导电效果优异，可广泛用于微电子、航空航天、机械领域。高分子材料中的硅胶和聚氯乙烯在塑料行业、仪器制造等中具有重要地位。但是，将将这些高分子材料与石墨烯复合用作3D打印材料时，石墨烯与高分子之间容易发生分离，均匀性差，难以将3D打印设计的精准表达，导致得到3D打印产品内部不均匀精度低，表面粗糙，力学性能不理想。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种具有整体成型性及可控性好、工艺简单、力学性能高石墨烯3D打印材料及其制备方法。

本发明的解决问题的技术方案是，一种石墨烯3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)按重量份准备原料：聚氯乙烯10-20份、硅胶粉10-40份、石墨烯10-30份、马来酸酐聚合物1-3份、四氢呋喃80-100份；

2)将四氢呋喃用蒸馏法去除水分，分成A,B两份溶液，A溶液与B溶液的质量比为(2-3)：1；

3)在A溶液中投入硅胶粉后搅拌至溶解后，然后再将石墨烯分散其中；

4)将聚氯乙烯和马来酸酐聚合物混合后，投入B溶液中充分溶解；

5)将3)和4)两份溶液在30-60℃充分混合后，再升温至120℃至反应完全，并收集挥发的四氢呋喃；

6)将5)溶液进行深冷制粉，得粉末直径为20-200nm的3D打印材料。

优选的，石墨烯的粒径为10-30nm。

在一些实施例中，所述步骤2)中石墨烯分散为超声分散或者微波分散。

在一些实施例中，步骤6)深冷制粉是在液氮环境中进行的。

本发明还利用上述制造方法，提供石墨烯3D打印材料粉末，用于粉末型3D打印机。

石墨烯3D打印线材，将步骤4)的材料，放入高速捏合机，转速为1000-6000rpm，捏合30-60min，转入单螺杆挤出机进行挤出拉线，制得；其中，送料段挤出温度为170-190℃，塑化段挤出温度为200-250℃，熔体输送段挤出温度为190-250℃，机头温度为210-260℃。

发明人发现将石墨烯通过微波或者超声均匀分散其中硅胶-四氢呋喃溶液中，并保持良好的分散稳定性，最终制的性能优异的石墨烯3D打印材料，本发明工艺方法简单、操作简便，产率高，成本低。

具体实施方式