[发明专利]用于3D打印ABS的增强增韧剂及其ABS复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印成型材料领域，具体涉及一种用于3D打印ABS材料的增强增韧 剂及由其制备的ABS复合材料，还涉及该增强增韧剂及该ABS复合材料的制备方法及应用。

背景技术

3D打印又称“快速成形技术”、“快速原型制造技术”，其工作原理类似于喷墨打印， 即响应计算机的数字信号，使喷嘴工作腔内的熔融态材料或粘结剂在瞬间形成液滴，并以 一定的速度从喷嘴挤压出来，喷射到支撑模型上，形成轮廓的形状，薄层固化后继续逐层喷 射堆积，得到精度高的成形部件。

目前3D打印技术主要包括SLA、SLS、FDM、LOM等工艺，比较常用的3D打印技术有熔 融层积成型技术，即FDM(FusedDepositionModeling),原理是利用热塑性聚合物材料在 熔融状态下，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，再一层层叠加，最终形成产品。 可用于FDM工艺的材料一般为ABS、石蜡、尼龙、聚碳酸酯等。然而用于3D打印的材料普遍存 在强度低、韧性不足、流动性不好等缺点，因此，必须对现有的热塑性聚合物进行改性，以克 服聚合物在3D打印材料中的应用缺陷。

中国专利CN102617974B公开一种ABS/埃洛石复合材料及其制备方法，其由ABS、 埃洛石、相容剂、润滑剂所制成。但其制备出来的复合材料的力学性能虽有所改善，但力度 不够，并且不是针对3D打印材料而制备。

ABS树脂具有以弹性体为主链的接枝共聚物和以树脂为主链的接枝共聚物的两相 不均匀系结构，使其兼有丙烯腈的高度化学稳定性、耐油性和表面硬度，丁二烯的韧性和耐 寒性，苯乙烯的良好介电性、光泽和加工性等综合性能，但是其强度不高且随着分子量增 加，加工性能下降，打印出来的产品很容易出现破碎、开裂等问题，极大阻碍了3D打印技术 的发展。

所以，开发强度高、韧性好、流动性好、固化速率快、易加工制得的3D打印复合材料 对3D打印成型材料领域具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于3D打印ABS材 料的增强增韧剂、其制备方法，及由其制备的ABS材料和制备方法，其制备出来的ABS复合材 料具有强度高、韧性好、流动性好、固化速率快、易加工制得等优点。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种用于3D打印ABS材料的增强增韧剂，按重量份数计由以下成分组成：

硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管，所述埃洛石纳米管为30-50份，所述硅烷偶联剂为1- 3份；SBS5-15份。

埃洛石纳米管是一种天然的多壁纳米管状材料，由高岭石的片层在天然条件下卷 曲而成，其片层由硅氧四面体和铝氧八面体组成，外壁含有一定的硅羟基，结构单元之间以 氢键和范德华力等次价键的形式结合，具有纳米管状结构和易于分散的性质，可作为聚合 物增强材料，在本发明中主要起到提高材料的综合性能，如强度、韧性、结晶度、光滑性等性 能；

SBS是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的英文缩写，为市售产品；在本发明中主要起 到增韧、克服ABS原料的脆性和增加稳定性的作用，使得本发明ABS复合材料的韧性更好；

进一步的，所述偶联剂为KH550。中文名称氨丙基三乙氧基硅烷，市售产品，在本发明中 主要是改善埃洛石纳米管的性能，经KH550处理后的埃洛石纳米管可提高复合材料的热稳 定性和力学性能。

上述用于3D打印ABS材料的增强增韧剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将埃洛石纳米管与去离子水混合，在室温条件下超声分散使埃洛石纳米管均匀分 散，将其真空抽滤后，在100-110℃条件下真空干燥至恒重；

S2.将偶联剂溶于少量丙酮后均匀喷洒于埃洛石纳米管，于80℃条件下真空干燥8小 时，得到硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管；

S3.按比例将硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管、SBS混合，在50-60℃条件下分散均匀， 得到所述的增强增韧剂。

本发明还提供一种3D打印ABS增强增韧复合材料，其原料含有上述的增强增韧剂。

本发明还提供一种3D打印ABS增强增韧复合材料的配方，该材料按重量计包括以 下组分：

ABS63.5-88.4份；

所述的增强增韧剂11.5-36份；

抗氧剂0.1-0.5份。