[发明专利]3D打印用聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于复合材料技术领域，涉及一种3D打印用聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

三维印刷即快速成形技术的一种，它是一种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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件。“三维打印”意味着这项技术的普及。与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费；而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器；另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%。，制品表面光泽好，易于着色。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，其拉伸强度可达到30 MPa，等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。抗电压、耐电弧性好。

本发明制备的复合材料可制成各种功能性的薄膜、涂层和复合材料，在信息材料、能源材料以及生物医用材料等领域获得应用，市场前景广阔。

发明内容

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种3D打印用聚丙烯复合材料及其制备方法。该聚丙烯复合材料的制备方法的特征为将3-氨丙基三乙氧基硅烷与丙烯酸-2,3-环氧丙酯混合，加入硫代二丙酸二月桂酯，室温搅拌，再依次加入淀粉、过氧化甲乙酮，室温搅拌，然后加入聚丙烯颗粒，加热搅拌，冷却，得3D打印用聚丙烯复合材料。本发明制备的聚丙烯复合材料应用领域广泛，包括：微电子器件、光电子器件、多通道传感器件等，特别适用于需要较低温度的制程工艺。

本发明提出的3D打印用聚丙烯复合材料，其特征在于：

①由下列重量比的原料组成：

聚丙烯                      40~50%，

3-氨丙基三乙氧基硅烷         5~20%，

丙烯酸-2,3-环氧丙酯          5~20%，

硫代二丙酸二月桂酯          10~30%，

淀粉                        1~3%，

过氧化甲乙酮                 2~5%。

②制备步骤如下：

1）将粘均分子量为8-15万的聚丙烯粉碎成100~120目的颗粒；

2）按重量配比称取原料；

3）在氮气氛围下，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与丙烯酸-2,3-环氧丙酯混合，加入硫代二丙酸二月桂酯，室温搅拌10~30分钟，再依次加入淀粉、过氧化甲乙酮，室温搅拌30~60分钟，然后加入聚丙烯颗粒，加热至50~60℃，搅拌30~60分钟，冷却至室温，得3D打印用聚丙烯复合材料。

将该材料在30~50℃进行3D打印，测试成型后材料的密度、拉伸强度、收缩率及介电常数。

本发明的优点在于：（1）将聚丙烯制成100~120目的微小颗粒，使聚丙烯与3-氨丙基三乙氧基硅烷、丙烯酸-2,3-环氧丙酯、硫代二丙酸二月桂酯等复合，添加淀粉、过氧化甲乙酮等辅助剂，配置成具有一定粘度的复合材料，在50~60℃的温度范围内进行3D打印，复合材料固化成型，得3D打印产品，可用于微电子器件、光电子器件、多通道传感器件等的制备。（2）本发明制备的3D打印材料是一种流体材料，打印过程不会堵塞3D打印机喷头，适用于现有的多数3D打印机。（3）制备工艺简单，生产成本低，便于推广和应用。

具体实施方式

   下面通过实施例进一步描述本发明

实施例1