[发明专利]一种具有光致振动性能的3D打印线材及其制备和使用方法

说明书

一种具有光致振动性能的3D打印线材及其制备和使用方法，它涉及3D打印线材及其制备和使用方法。本发明是要解决现有的光响应材料响应速度慢、打印困难的技术问题。本发明的线材由乙烯‑醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、马来酸酐、增塑剂、偶联剂、增韧剂、乙炔炭黑和银粉制成的乙烯‑醋酸乙烯/聚乙烯共聚物合成塑料。制法：是将乙烯‑醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、马来酸酐、增塑剂、偶联剂、增韧剂、乙炔炭黑和银粉混合均匀后用螺杆挤出机挤出，得到线材；用法：将该线材加入到3D打印机中进行打印，得到器件。该器件的激光响应时间为0.05～0.06秒，振动频率为15～20Hz，振幅是4～5mm。可用于光致制动器部件、人造肌肉领域。

技术领域

本发明涉及3D打印线材及其制备和使用方法。

背景技术

随着3D打印技术在当今社会的需求日益增多，以热膨胀材料作为驱动执行单元，利用材料的热膨胀特性，将成型构件的设计参数、成型工艺、变形行为和最终结构目标等信息设计到初始构型中。成型后利用外场激励介质刺激，通过弯曲、扭曲、膨胀等自我变形获得预设三维空间构型，是一种集成产品设计、制造、装配为一体的创新技术。

自从热致感应，导电高分子，介质弹性体，碳纳米管，石墨烯等一些新材料的发现以来，关于人造肌肉的研究进展很快。其中有国外研究应用尼龙制作可弯曲以及可向多方向运动的人造肌肉，取得重大突破。申请号为CN201810465965的中国专利一种光响应4D打印材料及其制备方法公开了一种4D打印材料及其制备方法。该光响应4D打印的材料具有皮芯结构，芯为尼龙/乙烯-醋酸乙烯共聚物塑料，皮为光热转换材料。该制备方法是：将尼龙、乙烯-醋酸乙烯共聚物、相容剂POE-G-MAH、ABS树脂、钙锌稳定剂混合后挤出，得到尼龙/乙烯-醋酸乙烯共聚物塑料；将丙烯酸树脂、导热硅胶、多异氰酸酯、偶联剂DC6040和ABS树脂混合后，再加入普鲁士蓝，挤出，得到光热转换材料；再进行3D打印得到光响应4D打印部件。但是这种材料光响应速度慢，这种材料的样条要激光照射时间要≥0.08s才能产生响应,同时要打印成皮芯结构，打印困难。

发明内容

本发明是要解决现有的光响应材料响应速度慢、打印困难的技术问题，而提供一种具有光致振动性能的3D打印线材及其制备和使用方法。

本发明的具有光致振动性能的3D打印线材具有光致振动性能的3D打印线材是按重量百分比由45％～75.5％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5％～35％的聚乙烯、4％～6％的马来酸酐、8％～10％增塑剂、0.5％～1.5％的偶联剂、0.5％～1.5％的增韧剂、1％～3％乙炔炭黑和0.5％～1％的银粉制成的乙烯-醋酸乙烯/聚乙烯共聚物合成塑料。

上述的具有光致振动性能的3D打印线材的制备方法，按以下步骤进行：

步骤一：按重量百分比称取45％～75.5％的乙烯-醋酸乙烯共聚物、5％～35％的聚乙烯、4％～6％的马来酸酐、8％～10％增塑剂、0.5％～1.5％的偶联剂、0.5％～1.5％的增韧剂、1％～3％乙炔炭黑和0.5％～1％的银粉并混合均匀，得到混合物；

步骤二：将步骤一得到的混合物加入到长径比为(38～42)：1的螺杆挤出机的料斗中，在螺杆挤出机的第一段温度为150～160℃、第二段温度为165～175℃、第三段温度为180～200℃的条件下挤出，得到具有光致振动性能的3D打印线材，该线材为乙烯-醋酸乙烯/聚乙烯共聚物合成塑料。

本发明的具有光致振动性能的3D打印线材的使用方法，按以下步骤进行：

将具有光致振动性能的3D打印线材加入到3D打印机中，在打印头温度为220～230℃、热床温度为50～100℃的条件下进行打印，得到3D打印的器件。