【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，具体涉及一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维及其制备方法。
技术介绍
1、3d打印是一项新型、革命性制造技术，其特点在于通过逐层堆积材料进行加工，能节省材料、加工时间，被称作增材制造，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材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印推动了材料、智能制造、数字制造等技术飞跃。其加工产品可在消费电子、医疗军工、航空航天、土木工程、地理信息系统以及艺术设计等各领域得到广泛应用。
2、3d打印存在着许多不同的技术，可以选择不同的材料构使用，3d打印常用的所使用材料可分为金属、非金属两种，其中非金属材料有尼龙玻璃、聚乳酸、abs树脂、石膏等；金属材料主要包括铝合金、钛合金、不锈钢、铜粉、银、合金粉末等，但存在配制工艺复杂、需要借助繁复化学反应、器件成型固化温度非常高等缺点。常规的电子打印油墨，主要包括纳米金、银、铜、碳纳米管、石墨烯等。存在配制工艺复杂、电导率低、导线形成需要借助繁复化学反应实现、器件成型固化温度高等不足。在将纯液态金属进行打印时，由于液态金属表面张力，在室温下呈现液体状态，难以直接进行3d打印变成固态导电电路。
3、传统3d打印非金属材料主要包括打印各种塑料、聚合物等，但由此打印物件不导电，不能制备功能性电子器件等。如市面上的3d打印耗材tpu、pla等进行3d打印后，往往面临打印后的器件不能导电并不能实现某些功能的效果。因此，现有技术中提出了将液态金属(lm)与高分子聚合物形成一种复合油墨，制备了可3d打
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维。
2、本专利技术另一目的在于提供上述液态金属/tpu复合油墨耗材纤维的制备方法。制备的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维包裹均匀，具有优异的导电性和散热性。
3、本专利技术目的通过如下技术方案实现：
4、一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维，其特征在于：是将液态金属和热塑性聚氨酯弹性体(tpu)加热至190～200℃加入液态金属搅拌均匀，然后超声振荡制得形成lm-tpu复合油墨，冷却后破碎处理后通过耗材机制成微米级lm-tpu复合油墨耗材纤维，所述tpu和液态金属的质量比为0.05:0.95～0.15:0.85。
5、进一步，所述超声振荡在1000～1500mhz下进行超声振荡处理20～30min。
6、进一步优选地，将lm-tpu复合油墨冷却后再加热至150～155℃熔融，进行超声振荡，超声振荡是在2000～2400mhz的振荡处理10～15min。
7、进一步，所述液态金属是将ga(镓)和in(铟)按照质量比为74.5:25.5混合，在55～65℃下持续搅拌25～35min，制备得到液态金属镓铟合金(egain)。
8、上述3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于：是将tpu加热至190～200℃后，加入液态金属搅拌混合后，进行超声振荡制得lm-tpu复合油墨，冷却后破碎成小颗粒，加入耗材挤出机中制备成微米级lm-tpu复合油墨耗材纤维。
9、进一步，所述液态金属是将ga(镓)和in(铟)按照质量比为74.5:25.5混合，在55～65℃下持续搅拌25～35min，制备得到的液态金属镓铟合金(egain)。
10、进一步，所述超声振荡是在1000～1500mhz下进行超声振荡处理20～30min。
11、进一步，所述lm-tpu复合油墨中，tpu和液态金属的质量比为0.05:0.95～0.15:0.85。
12、进一步优选的，将冷却后的lm/tpu复合油墨加热至150～155℃，形成液态，然后在2000～2400mhz的振荡处理10～15min，再冷却后进行破碎成小颗粒。
13、在制备tpu过程中加入液态金属，可以实现tpu对液态金属的完美包覆，但是由于液态金属的加入，导致tpu性能产生了很大的变化，各方面的性能均产生了不同程度的下降，无法达到3d打印的需求。因此需要选择成品tpu与液态金属作为原料制备耗材。但是，在制备液态金属/tpu复合油墨过程中发现，液态金属很难进入tpu内部，tpu对于液体金属的包裹极为困难，后续挤压制备成纤维时出现粗细均匀性差、纤维中液态金属分布不均匀，导致材料导电性差甚至不导电。
14、鉴于此，先将tpu加热至高温下，再加入液态金属，并严格把控液态金属和tpu的用量比，通过长时间的搅拌，tpu和液态金属的均匀混合，再进行超声振荡，实现了tpu对液态金属的预包裹，并在挤压制备纤维之前，先将复合油墨加热熔融后，再次进行超声振荡破碎处理，使得复合油墨形成由tpu完整包裹液态金属的小颗粒，有利于提高挤压形成的纤维的粗细均匀性，以及纤维中液态金属分布的均匀、连贯，保证了材料的导电性，由于是使用的成品tpu作为原料，因此也保证了tpu自身的性能不收液态金属的影响，具有较好的力学性能。
15、最具体地，一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
16、(1)液态金属的制备
17、将ga(镓)和in(铟)按照质量比为74.5:25.5混合，在55～65℃下持续搅拌25～35min，制备得到液态金属镓铟合金(egain)；
18、(2)lm-tpu复合油墨的配制
19、将tpu加热至190-200℃熔融后，加入液态金属进行搅拌混合至颜色均匀后，在1000～1500mhz下进行超声振荡处理20～30min，得到液态的lm-tpu复合油墨，tpu和液态金属的质量比为0.05:0.95～0.15:0.85；
20、(3)lm-tpu复合油墨耗材纤维的制备
21、将液态的lm-tpu复合油墨冷却成固体后，在加热至150～155℃再次熔融，然后在2000～2400mhz的超声下振荡处理10～15min，冷却后进行破碎成颗粒，然后将破碎后的lm-tpu复合油墨颗粒加入耗材挤出机中，在140～190℃下，以300～600rpm挤压速度进行拉丝，制成直径为600～1000μm的lm-tpu复合油墨耗材纤维。
22、本专利技术具有如下技术效果：
23、本专利技术制备的lm-tpu复合油墨耗材纤维为微本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维，其特征在于：是将热塑性聚氨酯弹性体190～200℃下加入液态金属进行搅拌混合，然后进行超声振荡制得形成LM-TPU复合油墨，冷却后破碎处理后通过耗材机制成微米级LM-TPU复合油墨耗材纤维，所述TPU和液态金属的质量比为0.05:0.95～0.15:0.85。
2.如权利要求1所述的一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维，其特征在于：所述超声振荡在1000～1500MHz下进行超声振荡处理20～30min。
3.如权利要求1或2所述的一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维，其特征在于：所述液态金属是将Ga(镓)和In(铟)按照质量比为74.5:25.5混合，在55～65℃下持续搅拌25～35min，制备得到液态金属镓铟合金(EGaIn)。
4.一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于：是将TPU加热至190～200℃后，加入液态金属搅拌混合后，进行超声振荡制得LM-TPU复合油墨，冷却后破碎成小颗粒，加入耗材挤出机中制备成微米级LM-TPU复
5.如权利要求4所述的一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于：所述液态金属是将Ga(镓)和In(铟)按照质量比为74.5:25.5混合，在55～65℃下持续搅拌25～35min，制备得到的液态金属镓铟合金(EGaIn)。
6.如权利要求4或5所述的一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于：所述超声振荡是在1000～1500MHz下进行超声振荡处理20～30min。
7.如权利要求4-6任一项所述的一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于：所述LM-TPU复合油墨中，TPU和液态金属的质量比为0.05:0.95～0.15:0.85。
8.一种3D打印用的液态金属/TPU复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维，其特征在于：是将热塑性聚氨酯弹性体190～200℃下加入液态金属进行搅拌混合，然后进行超声振荡制得形成lm-tpu复合油墨，冷却后破碎处理后通过耗材机制成微米级lm-tpu复合油墨耗材纤维，所述tpu和液态金属的质量比为0.05:0.95～0.15:0.85。
2.如权利要求1所述的一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维，其特征在于：所述超声振荡在1000～1500mhz下进行超声振荡处理20～30min。
3.如权利要求1或2所述的一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维，其特征在于：所述液态金属是将ga(镓)和in(铟)按照质量比为74.5:25.5混合，在55～65℃下持续搅拌25～35min，制备得到液态金属镓铟合金(egain)。
4.一种3d打印用的液态金属/tpu复合油墨耗材纤维的制备方法，其特征在于：是将tpu加热至190～200℃后，加入液态金属搅拌混合后...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁书婷，王泽治，陈玖家，谢顺碧，黄孟军，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：
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