[发明专利]一种用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：氨基化改性硅橡胶67-106份、表面改性压电陶瓷纤维10-20份、润滑剂1-3份；

所述的表面改性压电陶瓷纤维的制备方法包括如下步骤：

步骤1，将NaHCO₃粉末进行研磨，使粒径小于50μm；

步骤2，按重量份计，将10-15份的乙酸钡分散于120-150份的乙酸中，然后缓慢加入钛酸四丁酯15-20份，再加入乙醇80-100份和20-25份的聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌进行水解反应后，形成凝胶，再用NaOH调节凝胶pH至6.5-7.5之间，加入步骤1中得到的NaHCO₃粉末5-10份，并调整分散均匀；

步骤3，以步骤2得到的混合液作为纺丝液，采用静电纺丝法进行纺丝，收集到纳米纤维后，进行高温焙烧，得到压电钛酸钡多孔纤维；高温焙烧过程温度控制在750-850℃，焙烧时间是2-4h；

步骤4，按重量份，将偶联剂1-2份和酸酐0.5-1份加入至有机溶剂60-80份中，再加入步骤3中得到的压电钛酸钡多孔纤维2-4份，进行反应后，将纤维滤出，并依次用稀盐酸和乙醇洗涤、烘干，得到表面改性压电陶瓷纤维；所述的偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中任一种；所述的酸酐是马来酸酐、丁二酸酐中的一种；

所述的氨基化改性硅橡胶的制备方法包括如下步骤：

将15-20份二异氰酸酯加入反应器中，氮气保护下升温至60-70℃，缓慢加入40-60份氨丙基封端聚二甲基硅氧烷，反应3-4h，然后再加入8-16份聚醚多元醇，反应1-2h，最后加入4-10份小分子二醇，反应2-4h，反应结束后将产物倒入模具中，固化24-48h，从模具中取出得到氨基化改性硅橡胶；

所述二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的任一种；所述的氨丙基封端聚二甲基硅氧烷的分子量为2000-10000；所述聚醚多元醇分子量为800-3000，聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇中一种或两种混合物；所述小分子二醇为1，4-丁二醇、1,6-己二醇、对苯二酚二羟乙基醚中任一种。

2.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料，其特征在于，水解反应的温度控制在25-35℃，时间控制在15-20h。

3.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料，其特征在于，所述的静电纺丝过程采用的参数是：纺丝头距收集板距离为25-50cm，电压是10-25kV，注射泵温度是20-35℃。

4.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料，其特征在于，所述的有机溶剂选自苯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂中的一种。

5.根据权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料，其特征在于，步骤4中的反应温度是30-40℃，反应时间是4-8h；所述润滑剂为硅酮粉，粒径≤10μm。

6.权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将氨基化改性硅橡胶、表面改性压电陶瓷纤维、润滑剂通过高速混合后经双螺杆挤出机挤出，造粒，再经冷冻破碎机进行破碎成粉体，筛分后得到用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料的粒径≤100μm。

8.权利要求1所述的用于选择性激光烧结3D打印的压电硅橡胶材料在3D打印中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的应用包括如下步骤：经过模型设计，设置打印参数，激光烧结，清粉，打磨，极化得到压电硅橡胶制品；激光打印过程中的粉床温度110-140℃，激光能量0.1-0.2 J/mm²。