[发明专利]一种3D打印高强高韧聚醚醚酮碳纳米管复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料，包括以下质量份数的制备原料：聚醚醚酮90～95份，碳纳米管界面改性剂5～10份，碳纳米管0.5～3份；所述碳纳米管界面改性剂具有式I所示结构：

式I中，n＝0.1～0.5；

所述3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管、4,4’-二氟二苯甲酮、2,7-萘二酚、对苯二酚、碱催化剂、带水剂和有机溶剂混合，将所得混合液依次进行带水和聚合反应，得到碳纳米管-界面改性剂二元共混物；

将所述碳纳米管-界面改性剂二元共混物和聚醚醚酮预混后，依次进行挤出、牵引制丝和3D打印，得到3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料；

所述碳纳米管、4,4’-二氟二苯甲酮、2,7-萘二酚、对苯二酚、碱催化剂、带水剂和有机溶剂混合的过程为将碳纳米管、2,7-萘二酚和带水剂在超声中分散，向所得分散液中加入对苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、有机溶剂和碱催化剂，得到混合液；

所述2,7-萘二酚和对苯二酚的总摩尔数与4,4’-二氟二苯甲酮的摩尔数之比为(0.95～1):1，所述2,7-萘二酚和对苯二酚的摩尔比为(0.1～0.5):(0.5～0.9)，所述碱催化剂与4,4’-二氟二苯甲酮的摩尔比为(1.0～1.2):1。

2.根据权利要求1所述的3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碱催化剂包括碳酸钾，所述带水剂包括甲苯或二甲苯；所述有机溶剂包括环丁砜、N-甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料，其特征在于，所述带水剂的体积为所述有机溶剂体积的20～50％。

4.根据权利要求1所述的3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料，其特征在于，所述带水的温度为140～160℃，时间为1～3h。

5.根据权利要求1所述的3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料，其特征在于，所述聚合反应的温度为170～180℃，时间为1～2h。

6.根据权利要求1所述的3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料，其特征在于，所述聚醚醚酮为3D打印级聚醚醚酮树脂专用料，具有式II所示结构：

式II中，n是聚合度且n为整数；所述3D打印级聚醚醚酮树脂专用料的熔融指数为20～40g/10min。

7.权利要求1～6任一项所述3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将碳纳米管、4,4’-二氟二苯甲酮、2,7-萘二酚、对苯二酚、碱催化剂、带水剂和有机溶剂混合，将所得混合液依次进行带水和聚合反应，得到碳纳米管-界面改性剂二元共混物；

将所述碳纳米管-界面改性剂二元共混物和聚醚醚酮预混后，依次进行挤出、牵引制丝和3D打印，得到3D打印聚醚醚酮碳纳米管复合材料；

所述碳纳米管、4,4’-二氟二苯甲酮、2,7-萘二酚、对苯二酚、碱催化剂、带水剂和有机溶剂混合的过程为将碳纳米管、2,7-萘二酚和带水剂在超声中分散，向所得分散液中加入对苯二酚、4,4’-二氟二苯甲酮、有机溶剂和碱催化剂，得到混合液。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为360～380℃，转速为10～30r/min；所述3D打印的条件包括：打印机喷头温度为390～460℃，打印层高为0.1～0.3mm，打印速度为20～60mm/s，打印腔体温度为200～270℃。