[发明专利]一种用于3D打印的透明ABS复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的透明ABS复合材料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：ABS树脂80‑90份、AS树脂20‑30份、相容剂0.5‑2份、碳纤维负载二氧化硅纳米粒子10‑20份、滑石粉5‑12份、色母粒2‑5份、润滑剂0.5‑2份；其制备是将ABS树脂、AS树脂和相容剂加入到密炼机中塑炼，得塑炼料；将塑炼料、碳负载二氧化硅纳米粒子、滑石粉、色母粒、润滑剂加入到高混机中混合均匀，得混合料；将混合料经双螺杆挤出机挤出造粒，得粒料；将粒料用单螺杆挤出挤出拉丝，冷却成型，收卷，即得。本发明中各成分配合作用，制得的ABS复合材料透明性好，打印制件的收缩率小，有很好的强度和韧性。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种用于3D打印的透明ABS复合材料及其制备方法。

背景技术

3D打印是快速原型制造(RPM)技术之一，诞生于20世纪80年代后期，它是以高分子及金属为耗材，利用其可粘合特性，通过逐层堆积成型方式将数字模型文件打印成实体的成型技术。该技术能够简化产品制造程序，缩短产品研制周期，提高效率、降低成本，可广泛应用于国防、航天、汽车及金属制造等产业，被认为是近年来制造领域的一个重大技术成果。基于熔融沉积快速成型(RPM)原理的3D打印快速成型技术是目前最具有生命力的快速成型技术之一，使用的耗材一般为热塑性高分子材料，利用电加热方式将丝材加热至高于其熔融温度，在计算机的控制下，喷头作x–y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，逐层堆积形成三维工件。

目前，可用于FDM成型的高分子丝材有丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)、聚乳酸、尼龙、聚碳酸酯和聚苯砜等，其中ABS本身具有良好的力学性能及优异的成型性，使其成为FDM中应用最为广泛的打印耗材。但是在挤出堆积成型时，ABS由于自身的特性，易发生收缩与变形，影响了打印制品的外观，从而使得制品的准确性失真。ABS材料的变形与收缩不仅会使得打印制件的形状不稳定，并且当材料本身的变形或收缩率达到一定程度后还会在制件中产生较大的内应力，甚至会引起打印制件的开裂，从而影响制品打印的效果，且ABS制品的透明度较差。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于3D打印的透明ABS复合材料及其制备方法，制备的ABS复合材料用于打印制件收缩率小，且有很好的强度和韧性。

本发明提出的一种用于3D打印的透明ABS复合材料及其制备方法，具体方案如下：

一种用于3D打印的透明ABS复合材料，由以下重量份的原料制成：ABS树脂80-90份、AS树脂20-30份、相容剂0.5-2份、碳纤维负载二氧化硅纳米粒子10-20份、滑石粉5-12份、色母粒2-5份、润滑剂0.5-2份。

优选地，所述碳纤维负载二氧化硅纳米粒子的制备方法如下：将碳纤维放入丙酮中超声清洗，再用蒸馏水清洗，烘干；将烘干后的碳纤维加入到浓硝酸中，升温，搅拌反应，过滤，用无水乙醇清洗；将无水乙醇清洗后的碳纤维加入到无水乙醇中，搅拌，再加入正硅酸乙酯，搅拌，然后滴加氨水水溶液，搅拌反应；反应结束后过滤，干燥，即得碳纤维负载二氧化硅纳米粒子。

优选地，所述碳纤维负载二氧化硅纳米粒子的制备方法如下：将碳纤维放入丙酮中超声清洗5-10min，用蒸馏水清洗，烘干；将烘干后的碳纤维加入到65-70％浓硝酸溶液中，升温至70-80℃，搅拌反应1.5-2.5h，过滤，用无水乙醇清洗2-3次；将无水乙醇清洗后的碳纤维加入到无水乙醇中，搅拌5-10min，再加入正硅酸乙酯，搅拌5-10min，然后滴加70-80％氨水水溶液，搅拌反应15-20h；反应结束后过滤，干燥，即得碳纤维负载二氧化硅纳米粒子。

优选地，所述碳纤维和浓硝酸溶液的质量体积比(g/mL)为1：5-10。

优选地，所述碳纤维和无水乙醇的质量体积比(g/mL)为1：5-10。

优选地，所述碳纤维和正硅酸乙酯的质量体积比(g/mL)为1：2-5。