[发明专利]3D打印抗菌导电复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了3D打印抗菌导电复合材料的制备方法及其产品，采用用绿色、高效的光化学聚合法聚吡咯/银/氧化石墨烯复合材料，然后与PVA混合，通过单杆挤出机熔融挤出，制备的3D打印抗菌导电复合材料具有较好的力学性能以及导电，抗菌功能；具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及3D打印抗菌导电复合材料的制备方法，还涉及由该方法制得的产品。

背景技术

3D打印，又名增材制造，是一种以数字模型文件为基础，融合计算机辅助设计、材料加工与成型技术，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积来构造物体的技术，该方法突破传统制造方式的约束，能够实现高精密复杂结构件的制造。该技术也在珠宝、工业设计、建筑、汽车，航空航天、牙科和医疗产业等众多领域中都有所涉及。

聚乙烯醇(PVA)是重要的化工原料，具有较大的拉伸强度，以及较好的热合性、粘结性，在一定条件下具有较好的水溶性和生物降解性，常作为3D打印支撑材料。然而，缺乏优良的导电性和其他功能性，如抗菌性，因此限制了其在导电材料制备上的应用。

聚吡咯是作为最常用的导电高分子，具有高导电率、合成工艺简单、环境友好、较好的氧化还原可逆性等优点。聚吡咯可以作为导电材料使用，加上其线性共轭聚合物的特性还具有一定光导电性质。此外，还可以作为生物、离子检测、超电容及防静电材料、电磁屏蔽材料、气体分离膜材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。但是直接只用聚吡咯存在分散性差的问题，且不具有抗菌功能。公开号为CN111440421A的中国发明通过在打印材料中加入纳米银抗菌剂获得抗菌型3D打印材料，但是直接添加纳米银价格昂贵，且由于加入量占比低，所以不容易完全分散均匀。

因此，亟需获得一种具有导电、抗菌，且成本低的3D打印材料，在导电，抗菌多功能方面具有广阔的应用前景。以氧化石墨烯为支撑载体，吡咯为单体，硝酸银为氧化剂、光敏剂，通过紫外光化学氧化得到粉末状的聚吡咯/银/氧化石墨烯复合材料。其中，由于优异的电化学氧化还原可逆性，聚吡咯可以作为导电材料使用，加上其线性共轭聚合物的特性还具有一定光导电性质。此外，还可以作为生物、离子检测、超电容及防静电材料、电磁屏蔽材料、气体分离膜材料及光电化学电池的修饰电极、蓄电池的电极材料。同时，生成的银纳米颗粒可提供较好的导电、抗菌作用。

因此，将聚吡咯/银/氧化石墨烯复合材料、PVA与3D打印技术相结合，在导电，抗菌多功能方面具有广阔的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供3D打印抗菌导电复合材料，通过将聚吡咯/银/氧化石墨烯复合材料与PVA结合，获得具有导电和抗菌功能的材料；本发明的目的之二在于提供3D打印抗菌导电复合材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3D打印抗菌导电复合材料，所述复合材料中含有质量分数为10～30％的聚吡咯/银/氧化石墨烯材料。

本发明中，所述复合材料的导电率大于11S/m；抗菌以大肠杆菌计，大肠杆菌抗菌率大于99％。

本发明中，所述复合材料由质量分数分别为70～90％和10～30％的PVA和聚吡咯/银/氧化石墨烯材料组成。

本发明中，所述聚吡咯/银/氧化石墨烯材料由以下方法制备：按质量比为10～20:100分别取氧化石墨烯：吡咯单体，先将氧化石墨烯均匀分散于水中，然后取新蒸馏的吡咯单体于冰水浴中分散，在加入与吡咯单体等摩尔量的硝酸银溶液，搅拌使吡咯单体与银离子均匀附着在氧化石墨烯表面，再在395nm紫外照射直至反应结束，将反应的产物过滤，依次用蒸馏水，乙醇洗涤后真空干燥，即得到聚吡咯/银/氧化石墨烯复合材料。