一種用于3d打印機的pbs復合線材的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于3D打印機的PBS復合線材，其由以下重量份計的原料組成：PBS75~85份、PHA0~2份、相容劑0~5份、擴鏈劑0.1~0.5份、交聯劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~1份、潤滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末0.5~2份。本發明將多壁碳納米管/ZnO復合粉末加入能完全降解的生物材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制成復合線材，與傳統的聚乳酸（PLA）線材相比，具有較低的打印溫度，較好的拉伸強度和柔韌性，同時具有低收縮率，防止打印后翹曲問題，適用于多種3D成型技術，在3D打印領域有廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種用于3D打印機的PBS復合線材
技術領域
[0001] 本發明涉及復合材料領域，特別是一種用于3D打印機的PBS復合線材。
【背景技術】
[0002] 3D打印技術又稱增材制造技術，實際上是快速成型領域的一種新興技術，它是一 種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來 構造物體的技術。基本原理是疊層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術。目前，3D打 印技術主要被應用于產品原型、模具制造以及藝術創作、珠寶制作等領域，替代這些傳統依 賴的精細加工工藝。另外，3D打印技術逐漸應用于醫學、生物工程、建筑、服裝、航空等領 域，為創新開拓了廣闊的空間。
[0003] 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，也稱聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯，其熔點為105 °C，結晶溫度在61°C左右，相對結晶度為40~60%，是一種具有完全生物降解能力的半結晶性 樹脂，具有良好的加工性能。目前，可應用于餐飲用具、日雜用品、農用材料、生物醫用高分 子材料、食品藥品包裝材料等方面，但是純的PBS直接應用于3D打印存在熱收縮的問題，其 初性和拉伸強度也有待進一步提尚。

【發明內容】

[0004] 為了解決上述現有技術的不足，本發明提供了一種用于3D打印機的PBS復合線材， 將多壁碳納米管/ZnO復合粉末加入能完全降解的生物材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制成復 合線材，與傳統的聚乳酸(PLA)線材相比，具有較低的打印溫度，較好的拉伸強度和柔韌性， 同時具有低收縮率，防止打印后翹曲問題，適用于多種3D成型技術，在3D打印領域有廣闊的 應用前景。
[0005] 本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現： 一種用于3D打印機的PBS復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS75~85份、ΡΗΑ0~ 2份、相容劑0~5份、擴鏈劑0.1~0.5份、交聯劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~1份、 潤滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末0.5~2份。
[0006] 在本發明中，所述多壁碳納米管與ZnO的重量比為1:(1~20)。所述多壁碳納米管與 ZnO的重量比為1:8。所述ZnO為花狀的納米ZnO材料。
[0007] 一種用于3D打印機的PBS復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS80份、擴鏈 劑0.2份、交聯劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧劑1份、潤滑劑1份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末 1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花狀納米ZnO按重量比1:8組成。
[0008] 一種用于3D打印機的PBS復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS80份、PHA2 份、相容劑2份、擴鏈劑0.2份、交聯劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧劑1份、潤滑劑1份、多壁碳納 米管/ZnO復合粉末1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花狀納米ZnO 按重量比1:8組成。
[0009] 本發明具有如下有益效果:本發明預先對多壁碳納米管進行處理，然后將花狀ZnO 粉末吸附在多壁碳納米管上形成復合粉末;再通過多次試驗獲得科學配比，與PBS、PHA結合 制得可用于3D打印機的復合線材，其與傳統的聚乳酸(PLA)線材相比，具有較低的打印溫 度，較好的拉伸強度和柔韌性，同時具有低收縮率，防止打印后翹曲問題，適用于多種3D成 型技術，在3D打印領域有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0010]下面結合實施例對本發明進行詳細的說明。
[0011] 實施例1 一種用于3D打印機的PBS復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS80份、PHA2份、 相容劑2份、擴鏈劑0.2份、交聯劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧劑1份、潤滑劑1份、多壁碳納米 管/ZnO復合粉末1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花狀納米ZnO按 重量比1:2組成。
[0012] 該PBS復合材料制備方法如下： (1)花狀納米ZnO的制備:稱取0.76783g的二水合醋酸鋅和1.96g的氫氧化鈉分別置于 燒杯A、B中并用分別用10ml去離子水溶解形成透明溶液，將燒杯A置于冷水浴(5°C)中并勻 速攪拌，將燒杯B中的氫氧化鈉溶液緩慢勻速滴入燒杯A，分三次進行，間隔5min，得到均勻、 穩定的前驅體溶液，用量筒量取32.5ml的前驅體溶液轉移到高壓反應釜中并密封，在180 °C 下反應4小時，待反應釜冷卻到室溫，將反應產物用去離子水和無水乙醇反復洗滌、過濾至 濾液pH=7，然后在60°C下進行干燥，獲得花狀納米ZnO粉末。
[0013] (2)多壁碳納米管的預處理:往多壁碳納米管中加入濃硫酸和濃硝酸的混合酸，多 壁碳納米管與混合酸的重量體積比為1:135g/ml，浸泡5h后取出，用蒸餾水洗滌，并用真空 栗抽濾，抽濾至濾液呈中性，然后將多壁碳納米管放入烘箱中烘干至恒重，備用。
[0014] (3)多壁碳納米管/納米ZnO復合粉末的制備：將預處理后的多壁碳納米管加入 100ml去離子水中，在800kW超聲震動和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得碳納 米管分散液;將花狀納米ZnO粉末加入100ml乙醇中，在1300kW超聲震動和1500r/min離心速 度攪拌下分散l〇〇min后制得納米ZnO分散液;在300kW超聲下往碳納米管分散液中加入納米 ZnO分散液，超聲90min，然后抽濾、烘干，制得多壁碳納米管/納米ZnO復合粉末。
[0015] ⑷PBS復合線材的制備:將PBS、PHA在80°C真空干燥箱中干燥8h;將稱取后的各組 分置于高速捏合機中，保持轉速5000rpm/min，高速攪拌60min;混合后的物料加入到雙螺桿 擠出機加料口，雙螺桿擠出機參數為：一區121°C，二區125°C，三區135°C，四區135°C， 五區130°C，轉速為82rpm/min，擠出造粒;所造粒子干燥后用單螺桿擠出機擠出加工成細 絲，擠出機溫度設定為一區95°C，二區115°C，三區135°C，四區120°C，得到擠出線材，即PBS 復合線材。
[0016] 將線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱， 外觀美觀，尺寸穩定且不翹曲。
[0017] 實施例2 基于實施例1，不同之處僅在于:所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花 狀納米ZnO按重量比1:8組成。將制得的roS復合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印 過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩定且不翹曲。
[0018] 實施例3 基于實施例1，不同之處僅在于:所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花 狀納米ZnO按重量比1:15組成。將制得的roS復合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打 印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩定且不翹曲。
[0019] 實施例4 基于實施例2,不同之處僅在于:未添加 PHA。將制得的PBS復合線材進行3D打印測試，打 印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩定，輕微翹曲。
[0020] 對比例1 基于實施例1，不同之處僅在于:僅添加多壁碳納米管，未添加納米ZnO。將制得的PBS復 合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美 觀，尺寸穩定且不翹曲。
[0021] 對比例2 基于實施例1，不同之處僅在于:未對多壁碳納米管進行預先處理。將制得的PBS復合線 材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺 寸穩定且不翹曲。
[0022] 對比例3 基于實施例1，不同之處僅在于:將多壁碳納米管換成單壁碳納米管。將制得的PBS復合 線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀， 尺寸穩定且不翹曲。
[0023] 對比例4 基于實施例1，不同之處僅在于:不添加多壁碳納米管/ZnO復合粉末。將制得的PBS復合 線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀， 尺寸穩定，輕微翹曲。
[0024] 將roS復合材料制成注塑樣條，并分別進行拉伸性能測試(GB/T1040.2-2006)、彎 曲強度(GB/T1446-2006)和沖擊性能測試（GB/T1943-2008)，測試結果見下表。
[0025]以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能 因此而理解為對本發明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技 術方案，均應落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種用于3D打印機的PBS復合線材，其由以下重量份計的原料組成：PBS75~85份、 PHAO~2份、相容劑0~5份、擴鏈劑0.1~0.5份、交聯劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~ 1份、潤滑劑〇. 2~2份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末0.5~2份。2. 根據權利要求1所述的用于3D打印機的PBS復合線材，其特征在于，所述多壁碳納米 管與ZnO的重量比為1: (1~20)。3. 根據權利要求2所述的用于3D打印機的PBS復合線材，其特征在于，所述多壁碳納米 管與ZnO的重量比為1:8。4. 根據權利要求1至3任一所述的用于3D打印機的PBS復合線材，其特征在于，所述ZnO 為花狀的納米ZnO材料。5. 根據權利要求1所述的用于3D打印機的PBS復合線材，其特征在于，由以下重量份計 的原料組成:PBS80份、擴鏈劑0.2份、交聯劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧劑1份、潤滑劑1份、多 壁碳納米管/ZnO復合粉末1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花狀 納米ZnO按重量比1:8組成。6. 根據權利要求1所述的用于3D打印機的PBS復合線材，其特征在于，由以下重量份計 的原料組成:PBS80份、PHA2份、相容劑2份、擴鏈劑0.2份、交聯劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧 劑1份、潤滑劑1份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由 多壁碳納米管和花狀納米ZnO按重量比1:8組成。
【文檔編號】C08K13/06GK106009549SQ201610612798
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發明人】黎淑娟
【申請人】佛山市高明區誠睿基科技有限公司