本发明属于3d打印技术领域,具体涉及一种掺石墨烯纳米片3d打印用改性abs材料及其制备方法。
背景技术:
3d打印(3dp)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。
3d打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式,并以不同层构建创建部件。3d打印常用材料有尼龙玻纤、聚乳酸、abs树脂、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
其中,abs树脂是最早用于熔融沉积成型(fdm)技术的材料,该材料的打印温度为210-260℃,玻璃化转化温度为105℃,其具有很多优点,如强度较高,韧性较好,耐冲击,绝缘性号,抗腐蚀,耐低温,然而abs打印时需要加热,同时该材料遇冷收缩性很明显,容易出现翘曲、开裂等质量问题。
技术实现要素:
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足,提供一种制备方法简单,制备得到的改性abs材料性能优异的掺石墨烯纳米片3d打印用改性abs材料的制备方法。
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足,提供一种不易出现翘曲、开裂,遇冷收缩性能得到显著改善的掺石墨烯纳米片3d打印用改性abs材料。
本发明的技术方案在于提供一种掺石墨烯纳米片3d打印用改性abs材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法为将干燥后的sbs和abs与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,加热后螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
本发明进一步包括以下优选的技术方案:
优选的方案中,sbs和abs的质量比为1-5:5-10。
sbs和abs的质量比进一步优选为2-4:6-8。
优选的方案中,相对100质量份abs,石墨烯纳米片的加入量为1-5份。
优选的方案中,相对100质量份abs,玻璃纤维的量为5-20份。
优选的方案中,相对100质量份abs,玻璃纤维的量为5-10份。
优选的方案中,所述玻璃纤维为纳米级玻璃纤维,其直径为10-100nm。
优选的方案中,相对100质量份abs,所述表面活性剂的加入量为1-5份。
优选的方案中,所述加热温度为150-250℃。
所述干燥温度优选为50-80℃,干燥方式为真空干燥。
上述制备方法所制备得到的掺石墨烯纳米片3d打印用改性abs材料。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、3d打印用abs材料中,单纯添加玻璃纤维易容易造成各项异性,使材料的热传导能力不均匀。且纤维与纤维之间一般是点接触,不利于热量传输。添加一定比例的高导热石墨烯纳米片,纳米片包裹在纤维表面,呈现线-面接触,增强了复合材料内部的导热通道,同时由于纳米材料的高比表面积,还能增强填料与abs基体之间的界面粘结力,减小复合材料内部的界面热阻。
2、通过sbs+abs+玻璃纤维+石墨烯纳米片的结合,不仅大大减少了玻璃纤维所需的使用量,且在很大程度上提高了abs材料的性能。
3、翘曲、开裂现象大量减少。
4、遇冷收缩性能得到显著改善。
具体实施方式
实施例1
将sbs和abs于65℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs20kg
abs100kg
表面活性剂1kg
玻璃纤维20kg
石墨烯纳米片5kg
实施例2
将sbs和abs于50℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,180℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs40kg
abs100kg
表面活性剂1kg
玻璃纤维5kg
石墨烯纳米片2kg
实施例3
将sbs和abs于70℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,180℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs50kg
abs100kg
表面活性剂2kg
玻璃纤维10kg
石墨烯纳米片3.2kg
实施例4
将sbs和abs于75℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs30kg
abs100kg
表面活性剂2kg
玻璃纤维7kg
石墨烯纳米片3kg
实施例5
将sbs和abs于50℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,220℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs50kg
abs100kg
表面活性剂5kg
玻璃纤维20kg
石墨烯纳米片2.5kg
实施例6
将sbs和abs于80℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs50kg
abs100kg
表面活性剂5kg
玻璃纤维15kg
石墨烯纳米片3kg
实施例7
将sbs和abs于55℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,250℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs50kg
abs100kg
表面活性剂5kg
玻璃纤维8kg
石墨烯纳米片5kg
对比例1
将sbs和abs于55℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入石墨烯纳米片,混合,250℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs50kg
abs100kg
表面活性剂5kg
石墨烯纳米片10kg
对比例2
将sbs和abs于65℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs20kg
abs100kg
表面活性剂0.5kg
玻璃纤维30kg
对比例3
将abs于65℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
abs100kg
表面活性剂1kg
玻璃纤维40kg
石墨烯纳米片10kg
对比例4
将sbs于50℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,180℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
abs100kg
表面活性剂1kg
玻璃纤维10kg
石墨烯纳米片10kg
对比例5
将sbs和abs于65℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs200kg
abs100kg
表面活性剂1kg
玻璃纤维20kg
石墨烯纳米片0.5kg
对比例6
将sbs和abs于65℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs20kg
abs100kg
表面活性剂1.5kg
玻璃纤维20kg
石墨烯纳米片0.5kg
对比例7
将sbs和abs于75℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs45kg
abs100kg
表面活性剂10kg
玻璃纤维25kg
石墨烯纳米片4kg
对比例8
将sbs和abs于55℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维以及石墨烯纳米片,混合,250℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs50kg
abs100kg
表面活性剂5kg
玻璃纤维25kg
石墨烯纳米片10kg
对比例9
将sbs和abs于65℃加热,真空干燥,与表面活性剂混合均匀;然后加入玻璃纤维,混合,200℃加热后通过螺杆挤出,干燥,得到改性后的abs材料。
其中,
sbs20kg
abs100kg
表面活性剂0.5kg
玻璃纤维25kg
以实施例1-6以及对比例1-8所述产品作为3d打印原料制备得到十批次成品,其翘曲和开裂性能如表1所示:
表1。