納米銅基3d打印用復(fù)合導(dǎo)電材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料的制備方法，該復(fù)合材料制備方法為將α-氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?，再依次加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料，納米銅粉含量為20~30%，α-氰基丙烯酸甲酯含量15~20%，二乙烯三胺含量為15~20%，γ―氨丙基三乙氧基硅烷含量為15~20%，聚乙炔含量為5~10%，丙酮含量為20~30%。本發(fā)明制備的導(dǎo)電材料可在30~40℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行3D打印，且打印成型后的納米銅基復(fù)合導(dǎo)電材料的導(dǎo)電穩(wěn)定性好，導(dǎo)電率高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。過(guò)去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類(lèi)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工(AEC)、汽車(chē)，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
[0003]3D打印技術(shù)需要依托多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，主要包括:信息技術(shù)，有先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件及數(shù)字化工具，輔助設(shè)計(jì)人員制作出產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，并根據(jù)模型自動(dòng)分析出打印的工序，自動(dòng)控制打印器材的走向；精密機(jī)械，3D打印技術(shù)以“每層的疊加”為加工方式，產(chǎn)品的生產(chǎn)要求高精度，必須對(duì)打印設(shè)備的精準(zhǔn)程度、穩(wěn)定性有較高的要求；材料科學(xué)，用于3D打印的原材料較為特殊，必須能夠液化、粉末化、絲化，在打印完成后又能重新結(jié)合起來(lái)，并具有合格的物理、化學(xué)性質(zhì)。
[0004]當(dāng)前的3D打印大多只能打印模型自身，還不能打出包含電子功能在內(nèi)的器件，納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料將顯著擴(kuò)展3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料及其制備方法。該復(fù)合材料制備方法的特征為將α-氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?，再依次加入Y —氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?，然后加入平均粒徑?0納米的銅粉，加熱攪拌，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。本發(fā)明制備的復(fù)合導(dǎo)電材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括可卷曲電致發(fā)光器件、有機(jī)太陽(yáng)能電池、智能服裝等。
[0006]本發(fā)明提出的納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料:
由下列重量比的原料組成:
納米銅粉20~30%，
α-氰基丙烯酸甲酯15~20%，
二乙烯三胺15~20%，
Y一氣丙基二乙氧基硅烷15 20%,
聚乙炔5~10%，
丙酮20~30%。
[0007]所述的納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料其制備步驟如下:
1)將重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；
2)按重量配比稱(chēng)取原料；3)在氮?dú)夥諊?，將?氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?0-15分鐘，再依次加入Y —氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?0-45分鐘，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至6(T70°C，攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。
[0008]將該材料在3(T40°C進(jìn)行3D打印，測(cè)試成型后材料的密度、拉伸強(qiáng)度及導(dǎo)電率。
[0009]本發(fā)明制備的復(fù)合導(dǎo)電材料可制成柔性電路、射頻天線、精細(xì)電極等，在物聯(lián)網(wǎng)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。
[0010]有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)將納米銅粉分散在具有一定粘度的膠體溶液中，銅粉分布均勻，復(fù)合導(dǎo)電材料穩(wěn)定性好。
[0011](2)本發(fā)明制備的3D打印材料是一種流體材料，打印過(guò)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)。
[0012]( 3 )制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應(yīng)用。
[0013](4)打印成型后的復(fù)合材料的導(dǎo)電率高，達(dá)到105S/m量級(jí)。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，
實(shí)施例1
將5g重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?5gα -氰基丙烯酸甲酯與20g丙酮混合，加入15g 二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入15g Y —氨丙基三乙氧基硅烷、5g聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入30g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。將該材料在30°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為3.96g/cm3,拉伸強(qiáng)度為76.3MPa，導(dǎo)電率為4.3X105S/m。
[0015]將1g重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?0g α -氰基丙烯酸甲酯與20g丙酮混合，加入15g 二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?5分鐘，再依次加入15g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、1g聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?5分鐘，然后加入20g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至70°C，攪拌40分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。將該材料在40°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.73g/cm3，拉伸強(qiáng)度為142.3MPa,導(dǎo)電率為 1.5 X 105S/m。
[0016]將5g重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?5g α -氰基丙烯酸甲酯與20g丙酮混合，加入20g 二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?2分鐘，再依次加入20g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、5g聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入20g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至65°C，攪拌35分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。將該材料在35°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.86g/cm3，拉伸強(qiáng)度為119.1MPa,導(dǎo)電率為 1.8 X 105S/m。
[0017]將5g重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊?，?5g α -氰基丙烯酸甲酯與30g丙酮混合，加入15g 二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?0分鐘，再依次加入15g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、5g聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?5分鐘，然后加入20g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。將該材料在30°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為2.59g/cm3,拉伸強(qiáng)度為96.3MPa,導(dǎo)電率為 1.1 X 105S/m。
[0018] 將6g重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒；在氮?dú)夥諊拢瑢?6g α -氰基丙烯酸甲酯與22g丙酮混合，加入17g 二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?2分鐘，再依次加入18g Y 一氨丙基三乙氧基硅烷、6g聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入21g平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至65°C，攪拌36分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。將該材料在30°C進(jìn)行3D打印，成型后材料的密度為3.12g/cm3，拉伸強(qiáng)度為137.1MPa,導(dǎo)電率為 3.3 X 105S/m。
【權(quán)利要求】
1.一種納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料，其特征在于:由下列重量比的原料組成: 納米銅粉20~30%， α-氰基丙烯酸甲酯15~20%， 二乙烯三胺15~20%， Y一氣丙基二乙氧基硅烷15 20%, 聚乙炔5~10%， 丙酮20~30%。
2.權(quán)利要求1所述納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料，其制備方法包括以下步驟: 1)將重均分子量為2~4萬(wàn)的聚乙炔粉碎成100-120目的顆粒； 2)按重量配比稱(chēng)取原料； 3)在氮?dú)夥諊?，將?氰基丙烯酸甲酯與丙酮混合，加入二乙烯三胺，室溫?cái)嚢?0-15分鐘，再依次加入Y —氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙炔顆粒，室溫?cái)嚢?0-45分鐘，然后加入平均粒徑為50納米的銅粉，加熱至6(T70°C，攪拌30-40分鐘，冷卻至室溫，得納米銅基3D打印用復(fù)合導(dǎo)電材料。
【文檔編號(hào)】C08L51/06GK104177748SQ201410425029
【公開(kāi)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(cāng)碧奇新材料研發(fā)有限公司