一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3d打印的线材的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于多功能仿生功能结构直接3D打印的线材，更特别地说，是指一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，属于3D打印材料技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来随着3D打印技术的进步，目前已能够实现满足一定功能的结构或材料的直接制造。例如，申请号为201410325552.X的中国专利公开了一种基于3D打印技术的高吸附性粉末材料成型工艺，以一定粒度的电气石或娃藻土粉末为原材料，采用粉末3D打印和低温烧结工艺实现具有复杂结构的高吸附性制品的快速制造；专利号为201510322782.5的中国专利公开了一种3D打印材料及制备方法和使用方法及应用，将生物质和硅藻土颗粒等作为打印材料，以实现育种杯或建筑浇筑模壳的3D打印；专利号为201510309267.3的中国专利公开了一种绿色环保3D打印线材及其制备方法，将麻茎颗粒、灌木树枝颗粒等用于打印线材的制作，实现了制成品的可降解、对环境无污染等功能。
[0003]多功能仿生功能结构在航空、航天、航海等国防及民用领域具有广阔的应用前景。而多功能仿生功能结构的制造由于涉及机械、生物、材料、化学等的深度交叉与融合，一直是各国的研究热点和难点。以具有减阻、抑藻、抑贝、伪装等多种功能的仿鲨鱼复合减阻结构为例，其总体结构要求是:(1)结构表层要成形出沟槽状的仿鲨鱼鳞片微形貌，以具备形貌减阻功能；(2)结构内部及表层要成形出多孔性的仿鲨鱼缓释微结构，且结构内部要容留具有减阻功效的减阻剂源，以借助微孔结构向水介质缓释减阻剂；(3)结构内部要容留具有抑藻、抑贝功效的化学制剂源，以借助微孔结构向水介质缓释抑藻、抑贝剂，可以防止水体中的藻类、贝类在结构体表面产生附着危害；(4)结构体在外观上要能模仿活体鲨鱼的自然体色，以用于载体的伪装和保护。
[0004]由此可见，多成分、多功能、微尺度、复杂精密仿生结构体的直接打印成形对3D打印材料尤其是线材技术提出了更高要求。目前，开发一种更适用于具有减阻、抑藻、抑贝、伪装等多种功能的仿鲨鱼复合减阻结构直接3D打印的线材，将有助于推动多功能仿生功能器件精密制造技术的发展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，以解决上述技术问题。
[0006]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材按重量份数由60份?80份预处理后高纯硅藻土、20份?30份聚乳酸、5份?10份抑贝防污剂、1份?2.5份抗氧化剂、2份?3.5份增塑剂、1份?1.5份染料和3份?4.5份其他助剂制备而成。
[0007]所述预处理后高纯硅藻土其活体所属藻类为中心硅藻纲中的线性圆筛藻、中心圆筛藻、辐射圆筛藻中的一种或其中几种的混合物；所述预处理后高纯硅藻土的颗粒粒径为5 μ m~ 15 μ m。
[0008]所述预处理后高纯硅藻土为先后浸泡于减阻剂和抑藻剂饱和溶液各不少于24h后制成的含水量小于5%的干制品；所述抑藻剂为苯扎氯铵、苯扎溴铵中的一种或两种的混合物；所述减阻剂为聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、瓜尔胶中的一种或其中几种的混合物。
[0009]所述抑贝防污剂为氧化亚铜、辣椒素中的一种或两种的混合物，其颗粒粒径不大于 1 μ m?2 μ m。
[0010]所述抗氧化剂为茶多酚、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯中的一种或其中几种的混合物，其颗粒粒径不大于1 μ m?2 μ m。
[0011]所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二己酯中的一种或其中几种的混合物。
[0012]所述染料为分散染料，其颗粒粒径不大于1 μπι。
[0013]所述其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述硅烷偶联剂为ΚΗ-550、ΚΗ-560、ΚΗ-570、ΚΗ-580、ΚΗ-590、ΚΗ-902、ΚΗ-903或 ΚΗ792中的一种；所述增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述阻燃剂为氮系阻燃剂；所述氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。
[0014]本发明的有益之处:(1)利用本发明制备的复合型3D打印线材可以直接打印出具有减阻、抑藻功能的仿鲨鱼复合减阻结构，以聚乳酸作为支撑填充材料，以硅藻土颗粒作为构形介质，一方面较小粒度的高纯硅藻土颗粒可以在结构体表层构形出尺度相对较大的沟槽状仿鲨鱼鳞片微形貌(沟槽宽度在50 μπι?70 μm)，使其具备形貌减阻功能；另一方面特定种类的高纯硅藻土颗粒在经减阻剂和抑藻剂浸渍、烘干等预处理后，使得由大量硅藻土颗粒为主材构筑出的结构体可以更好地发挥其强大的微孔吸附、缓释特性，遇水后即缓慢释放减阻剂和抑藻剂，进而发挥界面减阻和化学抑藻功能；(2)利用本发明制备的复合型3D打印线材可以直接打印出具有化学抑贝功能的仿鲨鱼复合减阻结构，结构体中掺杂的具有抑贝功效的抑贝防污剂，遇水后可以有效防止水体中贝类、孢子等在结构体表面产生附着、腐蚀危害，提高使用寿命；(3)利用本发明制备的复合型3D打印线材可以直接打印出具有视觉伪装功能的仿鲨鱼复合减阻结构，结构体中掺杂的能模仿活体鲨鱼自然体色的分散染料，可以用于结构体及其载体的军事化伪装和保护。
【具体实施方式】
[0015]本实施方式是一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材按重量份数由75份预处理后高纯硅藻土、25份聚乳酸、8份抑贝防污剂、2份抗氧化剂、2.5份增塑剂、1份染料和4份其他助剂制备而成。
[0016]所述预处理后高纯硅藻土其活体所属藻类为中心硅藻纲中的线性圆筛藻、中心圆筛藻、辐射圆筛藻的混合物；所述预处理后高纯硅藻土的颗粒粒径为10 μπι。
[0017]所述预处理后高纯硅藻土为先后浸泡于减阻剂和抑藻剂饱和溶液各不少于24h后制成的含水量为4%的干制品；所述抑藻剂为苯扎氯铵；所述减阻剂为聚丙烯酰胺。
[0018]所述抑贝防污剂为氧化亚铜，其颗粒粒径为1 μπι。
[0019]所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯，其颗粒粒径为1 ym。
[0020]所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯。
[0021 ] 所述染料为灰色分散染料，其颗粒粒径为1 μ m0
[0022]所述其他助剂为1份偶联剂、1份增韧剂、1份润滑剂和1份阻燃剂的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550;所述增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述润滑剂为磷酸酯；所述阻燃剂为氮系阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐。
[0023]以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非是对本发明其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于按重量份数由60份?80份预处理后高纯娃藻土、20份?30份聚乳酸、5份?10份抑贝防污剂、1份?2.5份抗氧化剂、2份?3.5份增塑剂、1份?1.5份染料和3份?4.5份其他助剂制备而成。2.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述预处理后高纯硅藻土其活体所属藻类为中心硅藻纲中的线性圆筛藻、中心圆筛藻、辐射圆筛藻中的一种或其中几种的混合物；所述预处理后高纯硅藻土的颗粒粒径为5 μ m ?15 μ m。3.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述预处理后高纯硅藻土为先后浸泡于减阻剂和抑藻剂饱和溶液各不少于24h后制成的含水量小于5%的干制品；所述抑藻剂为苯扎氯铵、苯扎溴铵中的一种或两种的混合物；所述减阻剂为聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、瓜尔胶中的一种或其中几种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述抑贝防污剂为氧化亚铜、辣椒素中的一种或两种的混合物，其颗粒粒径不大于1 μ m ?2 μ m。5.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述抗氧化剂为茶多酚、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯中的一种或其中几种的混合物，其颗粒粒径不大于1 μ m?2 μ m。6.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯和邻苯二甲酸二己酯中的一种或其中几种的混合物。7.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述染料为分散染料，其颗粒粒径不大于1 μπι。8.根据权利要求1所述的一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，其特征在于:所述其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述硅烷偶联剂为ΚΗ-550、ΚΗ-560、ΚΗ-570、ΚΗ-580、ΚΗ-590、ΚΗ-902、ΚΗ-903 或 ΚΗ792 中的一种；所述增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述阻燃剂为氮系阻燃剂；所述氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。
【专利摘要】一种用于多功能仿鲨鱼复合减阻结构3D打印的线材，它涉及一种打印线材。本发明的目的是要解决现有3D打印线材不能很好的打印具有减阻、抑藻、抑贝、伪装等多种功能仿鲨鱼复合减阻结构的问题。一种用于多功能仿生功能结构直接3D打印的线材按重量份数由60份～80份预处理后高纯硅藻土、20份～30份聚乳酸、5份～10份抑贝防污剂、1份～2.5份抗氧化剂、2份～3.5份增塑剂、1份～1.5份染料和3份～4.5份其他助剂制备而成。
【IPC分类】C08L33/26, C08K13/06, B29C67/24, C08K5/12, C08K3/22, C08L67/04, B33Y70/00, C08K5/13, C08K9/04, C08K3/34
【公开号】CN105255130
【申请号】CN201510839579
【发明人】韩鑫, 孙延刚, 孔凡霞, 戚彬, 杨自栋
【申请人】山东理工大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月27日