一種摻碳纖維納米片及銀納米顆粒的3D列印用改性ABS材料及其製備方法與流程
2023-09-14 20:57:50 4
本發明屬於3d列印技術領域，具體涉及一種摻碳纖維納米片及銀納米顆粒的3d列印用改性abs材料及其製備方法。
背景技術：
3d列印(3dp)即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。
3d列印通常是採用數位技術材料印表機來實現的。常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，後逐漸用於一些產品的直接製造，已經有使用這種技術列印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建築、工程和施工(aec)、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍枝以及其他領域都有所應用。
3d列印存在著許多不同的技術。它們的不同之處在於以可用的材料的方式，並以不同層構建創建部件。3d列印常用材料有尼龍玻纖、聚乳酸、abs樹脂、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不鏽鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料。
其中，abs樹脂是最早用於熔融沉積成型(fdm)技術的材料，該材料的列印溫度為210-260℃，玻璃化轉化溫度為105℃，其具有很多優點，如強度較高，韌性較好，耐衝擊，絕緣性號，抗腐蝕，耐低溫，然而abs列印時需要加熱，同時該材料遇冷收縮性很明顯，容易出現翹曲、開裂等質量問題。
技術實現要素：
本發明的目的之一在於針對現有技術的不足，提供一種製備方法簡單，製備得到的改性abs材料性能優異的摻碳纖維納米片及銀納米顆粒的3d列印用改性abs材料的製備方法。
本發明的目的之一在於針對現有技術的不足，提供一種不易出現翹曲、開裂，遇冷收縮性能得到顯著改善的摻碳纖維納米片及銀納米顆粒的3d列印用改性abs材料。
本發明的技術方案在於提供一種摻碳纖維納米片及銀納米顆粒的3d列印用改性abs材料的製備方法，其特徵在於，所述製備方法為將乾燥後的sbs和abs與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，加熱後螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
本發明進一步包括以下優選的技術方案：
優選的方案中，sbs和abs的質量比為1-5：5-10。
sbs和abs的質量比進一步優選為2-4：6-8。
優選的方案中，相對100質量份abs，碳纖維納米片的加入量為1-5份。
優選的方案中，相對100質量份abs，玻璃纖維的量為5-20份。
優選的方案中，相對100質量份abs，玻璃纖維的量為5-10份。
優選的方案中，相對100質量份abs，銀納米顆粒的加入量為1-5份，其粒徑為0.1-5nm。
優選的方案中，所述玻璃纖維為納米級玻璃纖維，其直徑為10-100nm。
優選的方案中，相對100質量份abs，所述表面活性劑的加入量為1-5份。
優選的方案中，所述加熱溫度為150-250℃。
所述乾燥溫度優選為50-80℃，乾燥方式為真空乾燥。
上述製備方法所製備得到的摻碳纖維納米片及銀納米顆粒的3d列印用改性abs材料。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
1、3d列印用abs材料中，單純添加玻璃纖維易造成各項異性，使材料的熱傳導能力不均勻。且纖維與纖維之間一般是點接觸，不利於熱量傳輸。添加一定比例的高導熱碳纖維納米片和銀納米顆粒，碳纖維納米片和銀納米顆粒分散並吸附在纖維表面，呈現點-線-面接觸，增強了複合材料內部的導熱通道，同時由於納米材料的高比表面積，還能增強纖維填料與abs基體之間的界面粘結力，減小複合材料內部的界面熱阻。
2、通過sbs+abs+玻璃纖維+碳纖維納米片+銀納米顆粒的結合，不僅大大減少了玻璃纖維所需的使用量，且在很大程度上提高了abs材料的性能。
3、翹曲、開裂現象大量減少。
4、遇冷收縮性能得到顯著改善。
5、本發明所得產品的發黃現象得到顯著改善。
具體實施方式
實施例1
將sbs和abs於65℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs20kg
abs100kg
表面活性劑1kg
玻璃纖維20kg
碳纖維納米片5kg
銀納米顆粒4kg
實施例2
將sbs和abs於50℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，180℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs40kg
abs100kg
表面活性劑1kg
玻璃纖維5kg
碳纖維納米片2kg
銀納米顆粒2kg
實施例3
將sbs和abs於70℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，180℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs50kg
abs100kg
表面活性劑2kg
玻璃纖維10kg
碳纖維納米片3.2kg
銀納米顆粒3kg
實施例4
將sbs和abs於75℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs30kg
abs100kg
表面活性劑2kg
玻璃纖維7kg
碳纖維納米片3kg
銀納米顆粒2kg
實施例5
將sbs和abs於50℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，220℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs50kg
abs100kg
表面活性劑5kg
玻璃纖維20kg
碳纖維納米片2.5kg
銀納米顆粒1kg
實施例6
將sbs和abs於80℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs50kg
abs100kg
表面活性劑5kg
玻璃纖維15kg
碳纖維納米片3kg
銀納米顆粒2kg
實施例7
將sbs和abs於55℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維、碳纖維納米片以及銀納米顆粒，混合，250℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs50kg
abs100kg
表面活性劑5kg
玻璃纖維8kg
碳纖維納米片5kg
銀納米顆粒4kg
對比例1
將sbs和abs於55℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入碳纖維納米片，混合，250℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs50kg
abs100kg
表面活性劑5kg
碳纖維納米片10kg
銀納米顆粒0.5kg
對比例2
將sbs和abs於65℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs20kg
abs100kg
表面活性劑0.5kg
玻璃纖維30kg
銀納米顆粒8kg
對比例3
將abs於65℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維以及碳纖維納米片，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
abs100kg
表面活性劑1kg
玻璃纖維40kg
碳纖維納米片10kg
對比例4
將sbs於50℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維以及碳纖維納米片，混合，180℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
abs100kg
表面活性劑1kg
玻璃纖維10kg
碳纖維納米片10kg
對比例5
將sbs和abs於65℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維以及碳纖維納米片，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs200kg
abs100kg
表面活性劑1kg
玻璃纖維20kg
碳纖維納米片0.5kg
對比例6
將sbs和abs於65℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維以及碳纖維納米片，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs20kg
abs100kg
表面活性劑1.5kg
玻璃纖維20kg
碳纖維納米片0.5kg
對比例7
將sbs和abs於75℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維以及碳纖維納米片，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs45kg
abs100kg
表面活性劑10kg
玻璃纖維25kg
碳纖維納米片4kg
對比例8
將sbs和abs於55℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維以及碳纖維納米片，混合，250℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs50kg
abs100kg
表面活性劑5kg
玻璃纖維25kg
碳纖維納米片10kg
對比例9
將sbs和abs於65℃加熱，真空乾燥，與表面活性劑混合均勻；然後加入玻璃纖維，混合，200℃加熱後通過螺杆擠出，乾燥，得到改性後的abs材料。
其中，
sbs20kg
abs100kg
表面活性劑0.5kg
玻璃纖維25kg
以實施例1-6以及對比例1-8所述產品作為3d列印原料製備得到十批次成品，其翹曲和開裂性能如表1所示：
表1。