本发明专利技术公开了一种具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料，属于3D打印用材料制备技术领域，所述具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯5.2‑7.9份、废弃塑料27‑31份、聚乳酸33‑42份、二聚磷酸钾18‑24份、二丙二醇甲醚醋酸酯22‑25份、特定合成剂11‑19份、淀粉合成剂5‑9份。本发明专利技术制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大，热变形温度和熔融指数高等特点，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有广阔的市场前景。
Graphene 3D printing material with high tensile strength
The invention discloses a high tensile strength of graphene, 3D printing materials, 3D printing technology field belongs to the preparation of graphene materials, 3D printing materials has the advantages of high tensile strength to weight as a unit, and comprises the following raw materials of graphene 5.2 7.9 copies, 31 copies, 27 waste plastics poly 42, two lactic acid 33 polyphosphate 18 24, two propylene glycol ether acetate 22 25 copies, 19 copies of the 11 agent specific synthesis, starch synthesis 9 agent 5. Graphene 3D printing materials prepared by the invention has tensile strength, flexural strength and notched impact strength, high temperature melt index and thermal deformation, through 3D printing technology to print out the products of high quality, high impact, high strength, and has broad market prospects.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料。
技术介绍
3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。虽然3D打印技术有着上述的技术优势，但是从其它方面来说，又存在一定的劣势，重点体现在材料方面，可以说是一个非常大的短板，材料功能性跟不上产业发展，大型锻件无法成行，力学性能差等诸多因素，直接制约着整体发展。随着3D打印市场需求量的增大、3D打印材料功能性跟不上产业发展，如何突破提高3D打印材料功能性、降低3D打印成本，提高3D打印材料的力学性能，解决资源再循环利用等情况已经迫在眉睫。石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为\黑金\，是\新材料之王\，科学家甚至预言石墨烯将\彻底改变21世纪\。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。目前塑料3d打印用材料存在着拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度小，热变形温度和熔融指数低等问题，因此，研发一种具有高强度，热传导性好，同时有具有高韧性和熔融指数的石墨烯3D打印材料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料，以解决现有塑料3d打印用材料存在着拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度小，热变形温度和熔融指数低等问题。本专利技术制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大，热变形温度和熔融指数高等特点，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有广阔的市场前景。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯5.2-7.9份、废弃塑料27-31份、聚乳酸33-42份、二聚磷酸钾18-24份、二丙二醇甲醚醋酸酯22-25份、特定合成剂11-19份、淀粉合成剂5-9份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15-22份、发生剂12-18份、偶联剂a10-15份、相容剂12-16份、增塑剂a9-12份、抗氧化剂6-10份、聚凝剂5-9份、终止剂3-5份、稳定剂a2-4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N，N-二甲基乙酰胺8-13份、环氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化剂1-2份、偶联剂b0.2-0.6份、引发剂0.1-0.2份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂b0.1-0.3份、消泡剂0.3-0.8份、增塑剂b0.4-0.9份、增韧剂0.3-0.7份、增粘剂0.3-0.6份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.1-0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h，过筛后得到400-600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、二丙二醇甲醚醋酸酯、特定合成剂，升温至194-218℃，在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.4-3.4h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117-128℃，在转速为100-200r/min下反应68-82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143-156℃，在转速为300-400r/min下反应145-232min，制得物料B；S43：向步骤S42制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂、稳定剂a混合后降温至108-125℃，在转速为200-300r/min下反应62-135min，制得特定合成剂；S5：将步骤S4制得的改性的石墨烯3D打印二级材料在温度为-90--110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为180-200℃，转速为110-130r/min下，经挤压丝条，制得具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为18-25Be’，pH值为3.1-3.8的淀粉浆a；S52：向步骤S51制得的淀粉浆a中加入浓度为4％-8％的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42-58℃，搅拌转速为70-100r/min下进行交联接枝反应2.5-3.5h，制得浆料b；S53：向步骤S52制得的浆料b中加入糊化剂，调节pH值为9.1-9.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂b、增韧剂、增粘剂、耐水剂、抗菌剂，然后在温度为55-61℃，搅拌转速为80-120r/min下进行交联反应1.2-1.8h，制得浆料c；S54：将步骤S53制得的浆料c中加入稳定剂b，调节pH值为8.3-8.5，升温至73-77℃，糊化50-55min，糊化结束后降至30-33℃，加入消泡剂，在转速为90-130r/min下搅拌8-12min，制得淀粉合成剂。进一步地，所述所述调节剂为ACR。进一步地，所述发生剂为气溶胶发生剂。进一步地，所述偶联剂a为硅烷偶联剂KH550。进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。进一步地，所述增塑剂a为邻苯二甲酸二环己酯。进一步地，所述抗氧化剂为Ronotec17。进一步地，所述聚凝剂为聚合氯化铝。进一步地，所述终止剂为木焦油。进一步地，所述稳定剂a为稀土稳定剂。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术使用废弃塑料，来源广，价格低，拓宽了3D打印材料原料的选择范围；(2)本专利技术制成的石墨烯3D打印材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯5.2‑7.9份、废弃塑料27‑31份、聚乳酸33‑42份、二聚磷酸钾18‑24份、二丙二醇甲醚醋酸酯22‑25份、特定合成剂11‑19份、淀粉合成剂5‑9份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15‑22份、发生剂12‑18份、偶联剂a 10‑15份、相容剂12‑16份、增塑剂a 9‑12份、抗氧化剂6‑10份、聚凝剂5‑9份、终止剂3‑5份、稳定剂a 2‑4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80‑130份、戊二酸二甲酯10‑16份、N，N‑二甲基乙酰胺8‑13份、环氧氯丁烷2‑5份、尿素1.5‑3.5份、糊化剂1‑2份、偶联剂b 0.2‑0.6份、引发剂0.1‑0.2份、催化剂0.1‑0.2份、稳定剂b 0.1‑0.3份、消泡剂0.3‑0.8份、增塑剂b 0.4‑0.9份、增韧剂0.3‑0.7份、增粘剂0.3‑0.6份、耐水剂0.2‑0.4份、抗菌剂0.1‑0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2‑乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为‑90‑‑110℃下将塑料粉碎2‑3h，过筛后得到400‑600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、二丙二醇甲醚醋酸酯、特定合成剂，升温至189‑215℃，在转速为200‑400r/min下搅拌熔解2.5‑3.6h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117‑128℃，在转速为100‑200r/min下反应68‑82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143‑156℃，在转速为300‑400r/min下反应145‑232min，制得物料B；S43：向步骤S42制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂、稳定剂a混合后降温至108‑125℃，在转速为200‑300r/min下反应62‑135min，制得特定合成剂；S5：将步骤S4制得的改性的石墨烯3D打印二级材料在温度为‑90‑‑110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为180‑200℃，转速为110‑130r/min下，经挤压丝条，制得具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为18‑25Be’，pH值为3.1‑3.8的淀粉浆a；S52：向步骤S51制得的淀粉浆a中加入浓度为4％‑8％的戊二酸二甲酯、N，N‑二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42‑58℃，搅拌转速为70‑100r/min下进行交联接枝反应2.5‑3.5h，制得浆料b；S53：向步骤S52制得的浆料b中加入糊化剂，调节pH值为9.1‑9.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂b、增韧剂、增粘剂、耐水剂、抗菌剂，然后在温度为55‑61℃，搅拌转速为80‑120r/min下进行交联反应1.2‑1.8h，制得浆料c；S54：将步骤S53制得的浆料c中加入稳定剂b，调节pH值为8.3‑8.5，升温至73‑77℃，糊化50‑55min，糊化结束后降至30‑33℃，加入消泡剂，在转速为90‑130r/min下搅拌8‑12min，制得淀粉合成剂。...
【技术特征摘要】
1.一种具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：石墨烯5.2-7.9份、废弃塑料27-31份、聚乳酸33-42份、二聚磷酸钾18-24份、二丙二醇甲醚醋酸酯22-25份、特定合成剂11-19份、淀粉合成剂5-9份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15-22份、发生剂12-18份、偶联剂a10-15份、相容剂12-16份、增塑剂a9-12份、抗氧化剂6-10份、聚凝剂5-9份、终止剂3-5份、稳定剂a2-4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N，N-二甲基乙酰胺8-13份、环氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化剂1-2份、偶联剂b0.2-0.6份、引发剂0.1-0.2份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂b0.1-0.3份、消泡剂0.3-0.8份、增塑剂b0.4-0.9份、增韧剂0.3-0.7份、增粘剂0.3-0.6份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.1-0.2份；所述偶联剂b为钛酸酯偶联剂；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂b为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的具有高拉伸强度的石墨烯3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1：市场上购置二维石墨烯原料，经过特殊处理制得初级石墨烯粉末；S2：使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料；S3：将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中，在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h，过筛后得到400-600目的塑料细粒；S4：向步骤S1制得的初级石墨烯粉末、步骤S3制得的塑料细粒中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、二丙二醇甲醚醋酸酯、特定合成剂，升温至189-215℃，在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.5-3.6h，然后冷却至室温，制得改性的石墨烯3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117-128℃，在转速为100-200r/min下反应68-82min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143-156℃，在转速为300-400r/mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃杨华，
申请(专利权)人：广西筑梦三体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45
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