3d打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料的制備方法的將烯丙基縮水甘油醚與乙醇混合，加入磷鎢酸，室溫?cái)嚢瑁僖来渭尤脒^硫酸銨、α-氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?，然后加入聚苯胺顆粒，加熱攪拌，冷卻得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料可在40~50℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行3D打印，不會(huì)堵塞3D打印機(jī)噴頭；制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應(yīng)用；打印成型后的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電率分布區(qū)間廣，從半導(dǎo)體到導(dǎo)體，且導(dǎo)電穩(wěn)定性好。
【專利說明】3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于導(dǎo)電復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)是一項(xiàng)革命性技術(shù)。3D打印制造不需在工廠進(jìn)行操作，也就意味著無需機(jī)械加工或者任何模具。這毫無疑問將大大縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)所需的人力資源成本。以目前加式制造的發(fā)展情況判斷，3D打印機(jī)之后，必將是社會(huì)制造的迅猛發(fā)展。筒單地說，“社會(huì)制造”就是利用3D打印、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和社會(huì)媒體，通過眾包等方式讓社會(huì)民眾充分參與產(chǎn)品的全生命制造過程，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、實(shí)時(shí)化、經(jīng)濟(jì)化的生產(chǎn)和消費(fèi)模式。因此，社會(huì)制造必將極大地刺激社會(huì)需求，同時(shí)有效地提升整個(gè)社會(huì)的參與程度，其直接結(jié)果就是社會(huì)就業(yè)率的大幅度提高，而傳統(tǒng)的企業(yè)將轉(zhuǎn)變?yōu)槟苤鲃?dòng)感知并且響應(yīng)用戶大規(guī)模個(gè)性化需求的智能企業(yè)。3D打印技術(shù)必將改變?nèi)祟愇磥淼纳a(chǎn)與生活方式。
[0003]聚苯胺是導(dǎo)電高聚物家族中被研究最多的成員之一。PANI具有優(yōu)良的氧化還原能力、可逆的酸摻雜堿去摻雜特性、高導(dǎo)電性、熒光性、電致變色性以及良好的熱穩(wěn)定性，在二次電池、傳感器、電容器、防腐、電致變色器件、氣體分離薄膜等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。納米結(jié)構(gòu)的PANI除了具有PANI的特性外，還具有納米材料的獨(dú)特性能，所以具有更廣泛的應(yīng)用前景。PANI具有獨(dú)特的摻雜機(jī)制，在用質(zhì)子酸摻雜時(shí)，PANI鏈上的電子數(shù)不發(fā)生變化，且不同質(zhì)子酸摻雜的PANI其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)各有差異。
[0004]本發(fā)明制備的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料還可制成各種功能性的薄膜、涂層和功能復(fù)合材料，在光電材料、航空航天以及可穿戴電子產(chǎn)品等領(lǐng)域獲得應(yīng)用，市場(chǎng)前景廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法。該聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法的特征為將烯丙基縮水甘油醚與乙醇混合，加入磷鎢酸，室溫?cái)嚢?，再依次加入過硫酸銨、α -氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?，然后加入聚苯胺顆粒，加熱攪拌，冷卻得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。本發(fā)明制備的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括汽車防眩后視鏡、光信息儲(chǔ)存組件、太陽眼鏡、軍事用途護(hù)目鏡、飛機(jī)駕駛艙遮篷及智能窗、可反復(fù)充放電電池、氣體檢測(cè)器等。
[0006]本發(fā)明提出的3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于:
①由下列重量比的原料組成:
聚苯胺40~50%，
α -氰基丙烯酸正丁酯5~30%，
烯丙基縮水甘油醚5~20%，
乙醇15~30%，
磷鎢酸廣2%，過硫酸銨廣3%。
[0007]②制備步驟如下:
1)將重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒；
2)按重量配比稱取原料；
3)在氮?dú)夥諊?，將烯丙基縮水甘油醚與乙醇混合，加入磷鎢酸，室溫?cái)嚢?0-120分鐘，再依次加入過硫酸銨、α -氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?0-120分鐘，然后加入聚苯胺顆粒，加熱至6(T70°C，攪拌60-120分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0008]將該材料在4(T50°C進(jìn)行3D打印，測(cè)試成型后材料的密度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及導(dǎo)電率。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)將聚苯胺制成100-120目的微小顆粒，使聚苯胺與α -氰基丙烯酸正丁酯、烯丙基縮水甘油醚、乙醇等復(fù)合，添加磷鎢酸、過硫酸銨等輔助劑，配置成具有一定粘度的導(dǎo)電復(fù)合材料，在4(T50°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行3D打印，導(dǎo)電復(fù)合材料固化成型，得3D打印產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電復(fù)合材料的低溫打印制造。(2)本發(fā)明制備的3D打印材料是一種流體材料，打印過程不會(huì)堵塞3D打印機(jī)噴頭，適用于現(xiàn)有的多數(shù)3D打印機(jī)。(3)制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應(yīng)用。(4)打印成型后的復(fù)合材料的導(dǎo)電率分布區(qū)間廣，從半導(dǎo)體到導(dǎo)體，且導(dǎo)電穩(wěn)定性好。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例1
將40g重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?0g烯丙基縮水甘油醚與30g乙醇混合，加入2g磷鎢酸，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入3g過硫酸銨、5g α -氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入40g聚苯胺顆粒，加熱至60°C，攪拌60分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0011]將該材料在40°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為1.13g/cm3，拉伸強(qiáng)度為62.1MPa,彎曲強(qiáng)度為78.4MPa,導(dǎo)電率為2.12 S/m。
[0012]實(shí)施例2
將50g重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?g烯丙基縮水甘油醚與15g乙醇混合，加入Ig磷鎢酸，室溫?cái)嚢?20分鐘，再依次加入Ig過硫酸銨、28 g α-氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?20分鐘，然后加入50g聚苯胺顆粒，加熱至700C，攪拌120分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0013]將該材料在50°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為1.09g/cm3，拉伸強(qiáng)度為48.3MPa，彎曲強(qiáng)度為71.9MPa，導(dǎo)電率為3813 S/m。
[0014]實(shí)施例3
將40g重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊拢瑢?g烯丙基縮水甘油醚與18g乙醇混合，加入Ig磷鎢酸，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入Ig過硫酸銨、30 g α-氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?20分鐘，然后加入40g聚苯胺顆粒，加熱至60°C，攪拌60分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0015] 將該材料在45°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為1.llg/cm3，拉伸強(qiáng)度為54.1MPa，彎曲強(qiáng)度為76.1MPa，導(dǎo)電率為367 S/m。
[0016]實(shí)施例4
將45g重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊拢瑢?5g烯丙基縮水甘油醚與20g乙醇混合，加入2g磷鎢酸，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入2g過硫酸銨、16 g α-氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?00分鐘，然后加入45g聚苯胺顆粒，加熱至70°C，攪拌90分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0017]將該材料在40°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為1.03g/cm3，拉伸強(qiáng)度為70.3MPa,彎曲強(qiáng)度為79.9MPa,導(dǎo)電率為72 S/m。
[0018]實(shí)施例5
將49g重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?6g烯丙基縮水甘油醚與15g乙醇混合，加入Ig磷鎢酸，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入2g過硫酸銨、17 g α-氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入49g聚苯胺顆粒，加熱至70°C，攪拌120分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
[0019]將該材料在50°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為1.07g/cm3，拉伸強(qiáng)度為61.5MPa，彎曲強(qiáng)度為81.3MPa，導(dǎo)電率為991 S/m。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，其特征在于:由下列重量比的原料組成: 聚苯胺40~50%， α -氰基丙烯酸正丁酯5~30%， 烯丙基縮水甘油醚5~20%， 乙醇15~30%，磷鎢酸廣2%，過硫酸銨廣3%。
2.一種3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:其步驟如下: 1)將重均分子量為2-5萬的聚苯胺粉碎成100-120目的顆粒； 2)按重量配比稱取原料； 3) 在氮?dú)夥諊拢瑢⑾┍s水甘油醚與乙醇混合，加入磷鎢酸，室溫?cái)嚢?0-120分鐘，再依次加入過硫酸銨、α -氰基丙烯酸正丁酯，室溫?cái)嚢?0-120分鐘，然后加入聚苯胺顆粒，加熱至6(T70°C，攪拌60-120分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C08F216/14GK104177550SQ201410425028
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】藍(lán)碧健 申請(qǐng)人:太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司