[发明专利]一种3D打印碳纤维粉料及制备方法

说明书

本发明提出了一种3D打印碳纤维粉料及装备方法，所述粉料按重量份数计算包括，石墨碳纤维1‑5份、改性短切碳纤维5‑10份、高流动苯乙烯‑丙烯腈共聚物45‑60份、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯接枝共聚物35‑55份和纳米聚四氟乙烯1‑3份。所述改性短切碳纤维经过氧化还原得到羟基基团，通过羟基基团接枝两疏性的全氟辛酸，改善了短切碳纤维的流动性，使其在更低的温度下即可被基础，同时使其具备抑菌型和良好的相容性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子新材料技术领域，尤其涉及一种3D打印碳纤维粉料及制备方法。

背景技术

熔融沉积成型是一种将热塑性线材即热熔融后沉积在注定位置的成型方法，目前对该方法应用较多的是一种3D打印成型方式，相比其他成型方式而言，3D打印成型可以快速定制化成型特定的结构，因此在医疗器械领域具有广泛的应用，然而常规的3D打印材料一般不具备抑菌或杀菌性能，因此需要对其进行抑菌改性，目前常见的抑菌改性包括采用短切碳纤维与ABS树脂复合制备抑菌复合材料，该复合材料打印成型的器械不仅具有抑菌性能，同时还具有良好的机械性能，具有良好的应用前景。但是复合短切碳纤维的ABS树脂熔融温度大幅度提升，有些甚至超出了3D打印机的可承受范围，这也导致其无法得到更加广泛的推广和应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种打印温度更低的3D打印碳纤维粉料及制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的，本发明提供了一种3D打印碳纤维粉料，按照质量分数计算，包括：石墨碳纤维1-5份、改性短切碳纤维5-10份、高流动苯乙烯-丙烯腈共聚物45-60份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物35-55份和纳米聚四氟乙烯1-3份。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述石墨碳纤维的直径为50-100nm，长径比为100-300。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述改性短切碳纤维的制备方法包括：

步骤一、将短切碳纤维置于双氧水中进行加热处理，加热温度为50-70℃，加热时间为1-2h，加热完毕，过滤干燥后得到氧化处理的短切碳纤维；

步骤二、将氧化处理的短切碳纤维置于热管中，通入氢气气氛，在50-60℃下进行还原，加热还原处理10-30min后得到第一改性短切碳纤维；

步骤三、将第一改性短切碳纤维与全氟辛酸混合后置于有机溶剂中，加热至80-100℃进行回流反应，反应2-5h后，过滤干燥，得到改性短切碳纤维。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一改性短切碳纤维：全氟辛酸的质量比为1：(2-3)。

更进一步优选的，所述有机溶剂为乙腈或DMF。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述有机溶剂：第一改性短切碳纤维的用量比为(5-10)：1(v：m)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述高流动苯乙烯-丙烯腈共聚物为悬浮法制备得到，其中苯乙烯：丙烯腈的摩尔比为1：(0.8-1.2)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述高流动苯乙烯-丙烯腈共聚物的粒径为180-220nm。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物为乳液法制备得到，其中丙烯腈：丁二烯：苯乙烯的摩尔比为1：(0.7-0.9)：(0.2-0.5)。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物的粒径为220-250nm。

本发明还提供一种制备3D打印碳纤维粉料的制备方法，其包括如下步骤：将石墨碳纤维、改性短切碳纤维、高流动苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物和纳米聚四氟乙烯按照重量份数进行混合后投入到球磨机中进行球磨混合，得到3D打印碳纤维粉料。