一種可降解高導(dǎo)電率的3d打印耗材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)電塑料領(lǐng)域，具體為一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電塑料是由導(dǎo)電性物質(zhì)與塑料基體以一定方式復(fù)合而成的功能性高分子材料。這類材料可廣泛用作防靜電材料、電極材料、發(fā)熱體材料、電磁波屏蔽材料等，在抗靜電、電路電子元器件、傳感器、電磁屏蔽等領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。常用的導(dǎo)電填料可分為抗靜電劑系、
金屬系和碳系三大類?？轨o電劑填充型導(dǎo)電塑料的電導(dǎo)率較低，為lO-13-lO-lOS/cm，一般用作抗靜電產(chǎn)品；金屬填充型導(dǎo)電塑料主要用于電磁波屏蔽場(chǎng)合，使用的金屬填料主要是銀粉、鎳粉和不銹鋼纖維等，制品的電導(dǎo)率為101-103S/cm，電磁波屏蔽效果為30-60分貝。碳系填充型導(dǎo)電塑料的填充物主要是導(dǎo)電炭黑、石墨和碳纖維，制品的電導(dǎo)率在10-9-10-2S/cm間調(diào)節(jié)，完全可以滿足導(dǎo)電材料的防靜電、除靜電需求。
[0003]隨著導(dǎo)電材料的不斷開發(fā)利用，對(duì)導(dǎo)電塑料電性能的要求越來越高，導(dǎo)電塑料用作發(fā)熱體時(shí)，要求其電導(dǎo)率高于10-2S/cm。采用傳統(tǒng)的導(dǎo)電填料如碳系填料制備導(dǎo)電塑料，雖具有價(jià)格低廉、原料來源廣泛等顯著優(yōu)點(diǎn)，但是隨著導(dǎo)電填料的填充量增加，填料與塑料基體相容性差，會(huì)影響基體塑料原有的力學(xué)性能，尤其對(duì)材料電導(dǎo)率有較高要求時(shí)這一問題顯得更為突出。
[0004]在世界環(huán)境日益惡化的今天，使用后失去價(jià)值的塑料材料會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染，因此塑料材料的降解性能尤為重要。
[0005]因此，針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種新的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單，力學(xué)性能好的可降解高導(dǎo)率的導(dǎo)電塑料制備方法。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，包括以下步驟:
a、按以下重量份數(shù)準(zhǔn)備所需原料，包括塑料基體40?80份，改性淀粉30-70份，聚丙烯15?25份，苯胺15?20份，碳納米管5?10份，分散劑2~6份，助劑1~3份；
b、將上述組份的聚苯胺通過羧基化處理然后加入摻雜劑中，分散均勻后加入苯胺，然后再滴加氧化劑，溫度控制在0~10°C，氧化劑滴加完成后繼續(xù)攪拌1?2h，靜置15?30min，最后通過抽濾、洗滌得到聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料；
c、將上述組份的塑料基體和聚丙烯加入混煉機(jī)中，混煉15?25min后，然后緩慢加入聚丙烯粉末，繼續(xù)混煉30?40min，使其充分混合均勻，再緩慢加入聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料粉末，混煉25?35min，直至三組份都混煉完成；
d、將混煉所得的混合物加入模具中，然后通過硫化機(jī)中熱壓30?50min，溫度控制在200?230°C，壓強(qiáng)控制在12?15MPa，熱壓完成后冷卻經(jīng)耦合擠出即可得到所需導(dǎo)電塑料。
[0008]進(jìn)一步地，所述塑料基體為PCL，分散劑為N，N_乙撐雙硬脂酰胺。
[0009]進(jìn)一步地，所述摻雜劑為鹽酸溶劑，所述氧化劑為過硫酸銨。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟C中，混煉過程溫度控制在250~300°C。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述助劑包括相容劑、增韌劑和穩(wěn)定劑。
[0012]進(jìn)一步地，所述步聚b中，攪拌速度為80?100r/min。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，本方法所得的導(dǎo)電塑料通過聚丙烯、PCL和聚苯胺/碳納米管導(dǎo)電顆粒的結(jié)合，電導(dǎo)率高，具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)，制備的導(dǎo)電塑料穩(wěn)定好，降解性能好，力學(xué)性能方面有顯著的提高，而且降低了生產(chǎn)成本，提高了導(dǎo)電塑料的性能，可廣泛用于電子、抗靜電、屏蔽材料領(lǐng)域中。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步地說明。
[0015]實(shí)施例1
一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，包括以下步驟:
a、按以下重量份數(shù)準(zhǔn)備所需原料，包括PCL40份，改性淀粉30份，聚丙烯15份，苯胺15份，碳納米管5份，N，N-乙撐雙硬脂酰胺2份，助劑1份；
b、將上述組份的聚苯胺通過羧基化處理然后加入鹽酸溶劑中，分散均勻后加入苯胺，然后再滴加過硫酸銨，溫度控制在0°C，氧化劑滴加完成后繼續(xù)攪拌lh，80r/min，靜置15min，最后通過抽濾、洗滌得到聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料；
c、將上述組份的PCL和聚丙烯加入混煉機(jī)中，混煉15min后，然后緩慢加入聚丙烯粉末，繼續(xù)混煉30min，使其充分混合均勻，再緩慢加入聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料粉末，混煉25min，直至三組份都混煉完成，溫度控制在250°C ；
d、將混煉所得的混合物加入模具中，然后通過硫化機(jī)中熱壓30?50min，溫度控制在200?230°C，壓強(qiáng)控制在12?15MPa，熱壓完成后冷卻經(jīng)耦合擠出即可得到所需導(dǎo)電塑料。
[0016]實(shí)施例2
一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，包括以下步驟:
a、按以下重量份數(shù)準(zhǔn)備所需原料，包括PCL60份，改性淀粉50份，聚丙烯20份，苯胺18份，碳納米管8份，N，N-乙撐雙硬脂酰胺4份，助劑2份；
b、將上述組份的聚苯胺通過羧基化處理然后加入鹽酸溶劑中，分散均勻后加入苯胺，然后再滴加過硫酸銨，溫度控制在5°C，氧化劑滴加完成后繼續(xù)攪拌1.5h，90r/min，靜置24min，最后通過抽濾、洗滌得到聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料；
c、將上述組份的PCL和聚丙烯加入混煉機(jī)中，混煉20min后，然后緩慢加入聚丙烯粉末，繼續(xù)混煉3 5 m i η，使其充分混合均勻，再緩慢加入聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料粉末，混煉30min，直至三組份都混煉完成，溫度控制在280°C ；
d、將混煉所得的混合物加入模具中，然后通過硫化機(jī)中熱壓30?50min，溫度控制在200?230°C，壓強(qiáng)控制在12?15MPa，熱壓完成后冷卻經(jīng)耦合擠出即可得到所需導(dǎo)電塑料。
[0017]實(shí)施例3
一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，包括以下步驟: a、按以下重量份數(shù)準(zhǔn)備所需原料，包括PCL80份，改性淀粉60份，聚丙烯25份，苯胺20份，碳納米管10份，N，N-乙撐雙硬脂酰胺6份，助劑3份；
b、將上述組份的聚苯胺通過羧基化處理然后加入鹽酸溶劑中，分散均勻后加入苯胺，然后再滴加過硫酸銨，溫度控制在10°C，氧化劑滴加完成后繼續(xù)攪拌2h，100r/min，靜置30min，最后通過抽濾、洗滌得到聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料；
c、將上述組份的PCL和聚丙烯加入混煉機(jī)中，混煉25min后，然后緩慢加入聚丙烯粉末，繼續(xù)混煉40min，使其充分混合均勻，再緩慢加入聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料粉末，混煉35min，直至三組份都混煉完成，溫度控制在300°C ；
d、將混煉所得的混合物加入模具中，然后通過硫化機(jī)中熱壓30?50min，溫度控制在200?230°C，壓強(qiáng)控制在12?15MPa，熱壓完成后冷卻經(jīng)耦合擠出即可得到所需導(dǎo)電塑料。
[0018]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，本方法所得的導(dǎo)電塑料通過聚丙烯、PCL和聚苯胺/碳納米管導(dǎo)電顆粒的結(jié)合，電導(dǎo)率高，具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)，制備的導(dǎo)電塑料穩(wěn)定好，降解性能好，力學(xué)性能方面有顯著的提高，而且降低了生產(chǎn)成本，提高了導(dǎo)電塑料的性能，可廣泛用于電子、抗靜電、屏蔽材料領(lǐng)域中。
[0019]以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作任何其他形式的限制，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，其特征在于:包括以下步驟: a、按以下重量份數(shù)準(zhǔn)備所需原料，包括塑料基體40?80份，改性淀粉30-70份，聚丙烯15?25份，苯胺15?20份，碳納米管5?10份，分散劑2~6份，助劑1~3份； b、將上述組份的聚苯胺通過羧基化處理然后加入摻雜劑中，分散均勻后加入苯胺，然后再滴加氧化劑，溫度控制在0?10°C，氧化劑滴加完成后繼續(xù)攪拌1?2h，靜置15?30min，最后通過抽濾、洗滌得到聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料； c、將上述組份的塑料基體、改性淀粉和聚丙烯加入混煉機(jī)中，混煉15?25min后，然后緩慢加入聚丙烯粉末，繼續(xù)混煉30?40min，使其充分混合均勻，再緩慢加入聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料粉末，混煉25?35min，直至三組份都混煉完成； d、將混煉所得的混合物加入模具中，然后通過硫化機(jī)中熱壓30?50min，溫度控制在200?230°C，壓強(qiáng)控制在12?15MPa，熱壓完成后冷卻經(jīng)耦合擠出即可得到所需導(dǎo)電塑料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，其特征在于:所述塑料基體為PCL，分散劑為N，N-乙撐雙硬脂酰胺。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，其特征在于:所述摻雜劑為鹽酸溶劑，所述氧化劑為過硫酸銨。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，其特征在于:所述步驟c中，混煉過程溫度控制在250?300°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，其特征在于:所述助劑包括相容劑、增韌劑和穩(wěn)定劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，其特征在于:所述步聚b中，攪拌速度為80?100r/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可降解高導(dǎo)電率的3D打印耗材及其制備方法，包括以下步驟：a、準(zhǔn)備所需原料；b、制備聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料；c、通過混煉機(jī)對(duì)原料進(jìn)行混煉；d、將混煉所得的混合物加入模具中進(jìn)行熱壓，熱壓完成后冷卻至室溫即可得到所需導(dǎo)電塑料。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，本方法所得的導(dǎo)電塑料通過聚丙烯、PCL和聚苯胺/碳納米管導(dǎo)電顆粒的結(jié)合，電導(dǎo)率高，具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)，制備的導(dǎo)電塑料穩(wěn)定好，降解性能好，力學(xué)性能方面有顯著的提高，而且降低了生產(chǎn)成本，提高了導(dǎo)電塑料的性能，可廣泛用于電子、抗靜電、屏蔽材料領(lǐng)域中。
【IPC分類】C08K5/20, C08G73/02, C08K7/24, C08L23/12, C08L3/04, C08L79/02, B33Y70/00, B29C35/02, C08L67/04
【公開號(hào)】CN105482394
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510978548
【發(fā)明人】肖文濤
【申請(qǐng)人】江蘇道勤新材料科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日