[发明专利]3D打印成型石墨烯复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种3D打印成型石墨烯复合材料的方法，包括如下步骤：配置硅烷偶联剂的乙醇混合液；向硅烷偶联剂的乙醇混合液中加入纳米氧化铝，并进行机械搅拌，得到第二混合液；向第二混合液中加入石墨烯纳米片，进行超声搅拌随后进行球磨，得到第五混合液；提供聚乳酸粉末；将聚乳酸溶于乙醇，得到混合液A；向混合液A中加入第五混合液，得到混合液B；对混合液B进行机械搅拌，得到混合液C；对混合液C进行球磨，得到混合液D；对混合液D进行干燥，得到改性聚乳酸的混合粉末；将改性聚乳酸的混合粉末进行挤出成型，得到用于3D打印的石墨烯复合材料粒料；以及利用3D打印将用于3D打印的石墨烯复合材料粒料形成石墨烯复合材料。

技术领域

本发明是关于3D打印技术领域，特别是关于一种3D打印成型石墨烯复合材料的方法。

背景技术

近年来，3D打印以其特殊的增材制造方式，在产品原型、珠宝制作、生物工程与医学等领域发展迅速。3D打印，与传统的“去除型”制造方式区别在于，它主要是利用计算机构造三维结构的模型并控制材料在计算机代码的指令下一层一层堆积形成物体来实现增材制造。目前，3D打印的成型方式多样，如选区激光烧结、光固化成型、熔融沉积成型(FDM)等[7]，其中由于FDM成型设备简单，易于操作而成为国内使用最为广泛的技术。适用于FDM 3D打印的材料种类以塑料为主，如聚乳酸(PLA)、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚碳酸酯等，其中PLA由于具有可完全生物降解的特性而受到研究人员的广泛关注，但是PLA存在价格高的缺点。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印成型石墨烯复合材料的方法，其能够克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种3D打印成型石墨烯复合材料的方法，包括如下步骤：配置硅烷偶联剂的乙醇混合液；向硅烷偶联剂的乙醇混合液中加入纳米氧化铝，得到第一混合液，其中，在第一混合液中，硅烷偶联剂浓度为0.1-0.3g/mL，纳米氧化铝浓度为1-2g/mL；对第一混合液进行机械搅拌，得到第二混合液；向第二混合液中加入石墨烯纳米片，得到第三混合液其中，在第三混合液中，石墨烯纳米片浓度为0.1-0.2g/mL；对第三混合液进行超声搅拌，得到第四混合液；对第四混合液进行球磨，得到第五混合液；提供聚乳酸粉末；将聚乳酸溶于乙醇，得到混合液A，其中聚乳酸浓度为1-2g/mL；向混合液A中加入第五混合液，得到混合液B，其中，每100g混合液A中加入第五混合液10-15g；对混合液B进行机械搅拌，得到混合液C；对混合液C进行球磨，得到混合液D；对混合液D进行干燥，得到改性聚乳酸的混合粉末；将改性聚乳酸的混合粉末放入双螺杆挤出机进行挤出成型，得到用于3D打印的石墨烯复合材料粒料；以及利用3D打印将用于3D打印的石墨烯复合材料粒料形成石墨烯复合材料。

在一优选的实施方式中，对第一混合液进行机械搅拌具体工艺参数为：搅拌温度为50-70℃，搅拌时间为40-60min，搅拌速度800-1000rpm。

在一优选的实施方式中，对第三混合液进行超声搅拌具体工艺参数为：搅拌温度为50-70℃，搅拌时间为20-40min，超声波频率为20-30kHz。

在一优选的实施方式中，对第四混合液进行球磨具体工艺参数为：球磨机转速为500-800rpm，球磨气氛为氩气气氛，球磨时间为20-30h，球料比为15:1-20:1。

在一优选的实施方式中，对混合液B进行机械搅拌具体工艺参数为：搅拌温度为40-60℃，搅拌时间为40-60min，搅拌速度1000-1200rpm。

在一优选的实施方式中，对混合液C进行球磨具体工艺参数为：球磨机转速为1000-1200rpm，球磨气氛为氩气气氛，球磨时间为20-30h，球料比为10:1-15:1。