[发明专利]一种基于3D打印技术的高承载聚合物功能复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印技术的高承载聚合物功能复合材料制备方法，通过设计力学超材料承载骨架结构，通过向力学超材料承载骨架结构内填充功能复合材料，确保最终制品兼具良好的导热、绝缘、电磁屏蔽等特性。该发明的目的在于制备兼具高机械承载性能和强功能属性的高承载聚合物功能复合材料制品。该发明方法涉及到的具体制备工艺步骤为：设计具有良好机械性能的力学超材料承载骨架结构模型，满足制品应用场景的强度要求；运用3D打印技术制备力学超材料承载骨架结构；将功能复合材料填充物通过特定方法填充到力学超材料承载骨架结构中，后处理得到最终制品。本发明制得的一体化复合材料在提高聚合物材料的功能性的同时，也能满足一定机械性能。

技术领域

本发明涉及一种3D打印技术的高承载聚合物功能复合材料制备方法。具体涉及力学超材料承载骨架结构设计；聚合物的3D打印制备力学超材料承载骨架结构；功能复合材料填充物制备；功能复合材料填充物填充力学超材料承载骨架结构等多种聚合物加工科学技术。

背景技术

本发明基于传统聚合物复合材料制备方法，提出一种3D打印技术的高承载聚合物功能复合材料制备方法。具体涉及到力学超材料承载骨架结构设计、3D打印制备力学超材料承载骨架结构、功能复合材料填充物制备和功能复合材料填充物填充力学超材料承载骨架结构等相关技术。

高承载聚合物功能复合材料是由力学超材料承载骨架结构和功能型复合材料填充物复合而成。力学超材料承载骨架结构和功能复合材料填充物的复合过程是本发明的着重点。是基于聚合物3D打印技术和功能复合材料制备技术基础，提出的一种关于高承载聚合物功能复合材料的制备方法。

通过三维绘图软件(如SolidWorks、ProE等)设计力学超材料承载骨架结构。

基于3D打印技术制备的高承载聚合物功能复合材料，通过设计复合材料的力学超材料承载骨架结构，可以在骨架结构空间占比相对较少的情况下，满足最终制品的力学承载要求。

运用3D打印技术制备力学超材料承载骨架结构的加工方法包括但不限于熔融沉积法(FDM)、选择性激光烧结法(SLS)、光固化成型法(SLA)和立体喷墨打印法(3DP)等。

力学超材料承载骨架结构和功能复合材料填充物的适当改性处理，提升两者间的相容性。

发明内容

本发明提出的是一种基于3D打印技术的高承载聚合物功能复合材料制备方法。对传统聚合物复合材料的结构和功能属性的复合研究提供了一种新的思路。

本发明提出的一种基于3D打印技术高承载聚合物功能复合材料制备方法的核心技术点在于：力学超材料承载骨架结构设计提升复合材料制品的力学性能；制备具有不同功能属性的复合材料填充物；复合材料填充物对力学超材料承载骨架结构的填充过程等。

一种基于3D打印技术的高承载聚合物功能复合材料的制备方法，该发明方法包括以下具体步骤：

步骤一：力学超材料承载骨架结构设计

三维建模软件(如SolidWorks、ProE等三维建模软件)设计力学超材料承载骨架结构，确保其具有良好的力学性能(包括但不限于高承载性、抗拉伸性、抗冲击性等)。

三维建模设计的力学超材料承载骨架结构包括但不限于三维多孔结构、空间桁架结构以及空间六方体结构等。

研究基于不同空间拓扑结构模型中的孔隙率大小对具体结构强度的影响，尽可能在实体空间占比较小的情况下获得优良的力学性能。

步骤二：3D打印加工制备力学超材料承载骨架结构

应用3D打印技术制备力学超材料承载骨架结构。3D打印力学超材料承载骨架结构的加工方法包括但不限于熔融沉积法(FDM)、选择性激光烧结法(SLS)、光固化成型法(SLA)和立体喷墨打印法(3DP)等。