[发明专利]一种3D打印用ABS复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，尤其是涉及一种3D打印用ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。

3D打印技术出现至今已有20多年历史，该技术基于离散-堆积原理，是一种先进的增材制造技术；由于ABS树脂具有易加工性，低蠕变性以及优异的的尺寸稳定性和高抗冲击强度等特点，可被应用于3D打印材料中。但由于ABS材料本身比较脆、可燃、耐热性较差等缺点限制了ABS在3D打印领域的使用效果，因此需要改性处理。PC作为无定形态，综合性能优异，但加工流动性差；ABS加工流动性好，但热变形温度较低，两者共混可弥补相互缺点，相界面粘结力差，从而造成复合材料的冲击韧性降低。而ABS/PC共混可使复合材料具有较好的性能，强度和韧性都有较好的改善。

因此，需要对ABS/PC材料进行复合以增韧改性，目前ABS/PC复合材料的增韧、增强改性主要是根据物理性增强和反应性增容原理，加入增容剂，加入白炭黑进行增强，或者在ABS/PC复合材料熔融挤出的时候添加酯交换剂。但PC与ABS的相容性与两种材料的型号、配比、及加工工艺等因素相关，并且现有的PC/ABS合金材料，基本用于汽车、家电、建筑等方面，在3D打印材料方面少有涉及。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种3D打印用ABS复合材料及其制备方法，通过不同增容剂对ABS/PC复合材料改性，增强界面粘结力，通过熔融共混挤出法将增容剂与复合材料进行共混，制备出3D打印用ABS/PC复合材料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种3D打印用ABS复合材料，由ABS、PC、增容剂和白炭黑混合构成，各材料的重量份数为：ABS材料40份；PC材料60份；增容剂2-10份；白炭黑0-2份。

作为优选，进一步，所述的增溶剂为E-BA、E-MA-GMA、EVA-g-MHA、E-MA-MAH中的一种或几种。

作为优选，进一步，所述的增溶剂为E-BA的重量份数为4份、时,或E-MA-GMA的重量份数为6份时，3D打印用ABS复合材料的增韧效果达到最佳。

作为优选，进一步，所述的白炭黑时的重量份数为1.5份时改性效果最佳。

上述3D打印用ABS复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：

1)ABS与PC的预处理

将ABS在60℃下鼓风干燥箱12h，PC在120℃下鼓风干燥箱12h；

2)容剂与ABS/PC复合材料的共混

将ABS、PC、增容剂、白炭黑分别加入第一、第二、第三、第四失重秤，从主喂料口加入ABS和PC，从侧喂料口加入增容剂、白炭黑，通过失重秤精确调节各组分的含量，加工温度为240-250℃，将混合材料用双螺杆挤出机加工挤出，挤出的料条经传送带输送、空气冷却、切粒即得到本发明所述的3D打印ABS复合材料。

作为优选，进一步，在第二步用双螺杆挤出机加工挤出时，首先对双螺杆挤出机各工艺段温度进行设定，各工艺段温度为230℃，235℃，240℃，245℃，250℃，250℃，250℃，250℃，200℃，180℃。

作为优选，进一步，当双螺杆挤出机各工艺段温度达到设定值后，先打开第一失重秤，以20kg/h的喂料速度从主喂料口加入ABS料，待口模挤出ABS后，打了第二失重秤，以15kg/h的速度加入PC，待双螺杆挤出机运行平稳后，打开侧喂料口和第三第四失重秤，以2.3kg/h的速度加入增容剂和白炭黑，控制螺杆转速在70-90rad/min之间，调整侧喂料口喂料速度，得到不同配方。

作为优选，进一步，在第二步中，所述的双螺杆挤出机的扭矩不超过设备负荷的80份，机头熔体温度不超过170℃。

本发明的有益效果为：

1、本发明利用增溶剂、白炭黑制备3D打印用ABS/PC增韧增强合金材料及制备方法，使用增容剂E-BA、E-MA-GMA制备的ABS与PC重量比为40:60的材料增韧效果明显，改善了单一的ABS材料比较脆、耐热性较差，PC加工流动性差的缺点，该材料应用于3D打印中，打印产品性能较好，不易碎裂，并且具有阻燃效果。