[发明专利]高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料，包括有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合颗粒，所述高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料还包括石墨烯，所述石墨烯包覆于有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合颗粒表面。该材料同时具有优异的在机械性能、高导热性能、高导电性能。本发明还公开了一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料的制备方法和高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料作为3D打印材料的应用。

技术领域

本发明属于聚乳酸复合材料领域，具体涉及一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印，也称增材制造(additive manufacturing,AM)，属于快速成型(rapidprototyping,RP)技术的一种，是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术不受成型几何实体外形限制，直接将三维的立体模型加工变为平面加工，可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。在目前的3D打印技术中，颗粒熔融打印成型(Fused pelletmodeling,FPM)是最新应用的一种成型工艺。

FPM的工作原理是塑料粉体材料放入喷头之中，加热熔融后通过动力活塞使其通过喷头挤出，挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，挤出半流动的热塑材料沉积固化成精确的实际部件薄层，覆盖于已建造的零件之上，并在1/10s内迅速凝固，每完成一层成型，工作台(主要由台面和泡沫垫板组成)便下降一层高度，喷头再进行下一层截面的扫描喷丝，如此反复逐层沉积，直到最后一层，这样逐层由底到顶地堆积成一个实体模型使一种基于喷射技术的成型工艺，其设备简单、工艺洁净、运行成本低且不产生过多加工残留物等优点，是应用的最广泛并且增长速度最快的一种成型工艺。

聚乳酸是一种很有研究前景的完全从可再生资源(玉米、土豆)中提取的生物材料。而在熔融沉积工艺中，聚乳酸由于打印过程中没有像ABS那样的刺鼻气味且对于地板温度的限制要求较低，不容易产生翘曲而获得广泛应用。

然而，虽然聚乳酸有众多的应用，但是现有得成型工艺采用现有打印材料所获打印产品机械性能还不够完善，特别是韧性和断裂伸长率明显低于传统注塑件。此外，目前使用的有机改性蒙脱土/聚乳酸材料已经在机械性能上大大的提升了原有的品质。而石墨烯是目前已知强度最高的材料，其强度约为结构钢的100倍。同时，石墨烯还具有重量轻、柔韧性好等特性，使用3D打印技术直接加工石墨烯复合材料将能够制造具有高强度、重量轻、以及柔韧性俱佳的零部件或产品。除此之外，石墨烯最重要的性质之一就是它独特的载流子特性和无质量的狄拉克费米子属性，这赋予其优良的导热和导电性。

发明内容

为获得机械性能良好且拥有导热导电性能的3D打印使用材料，本发明的目的是提供了一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料，该材料中引入石墨烯，使该材料同时具有优异的在机械性能、高导热性能、高导电性能。

本发明的另一目的是提供一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料的制备方法，该方法对石墨烯的片层结构没有特殊要求，显著降低了制造成本；以该石墨烯复合聚乳酸粉末材料为原料经颗粒熔打印制备的产品具有高的导热、导电性能，并兼具优异的抗冲击特性。

本发明的另一目的是提供一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料作为3D打印材料的应用。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料，包括有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合颗粒，其特征在于，所述高导电有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合材料还包括石墨烯，所述石墨烯包覆于有机改性蒙脱土/聚乳酸纳米复合颗粒表面。