一种3d打印导线用导电abs/pla复合材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0002] 本发明属于3D打印导线用导电材料技术领域，更具体地，设及一种3D打印导线用 导电ABS/PLA复合材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0003] 目前在中国销售的3D打印用ABS料条有进口的STRATASYSP400ABS、国产的 蒙脱±改性ABS(CN104672755A)、玻纤增强ABS(CN104559034A)、聚碳酸醋改性ABS (CN104559023A)、橡胶粒子双峰分布的ABS(CN104072935AXN103980429A)、炭黑导电改性 ABS(CN103788565A)，其中导电用的3D打印用ABS料条有CN103788565A公开的炭黑导电 改性ABS，但炭黑导电含量达到35质量份W上，因填料含量高严重影响ABS料条的打印效果 (出现精度低、分层)。而且该导电ABS的体积电阻率最好只能达到1〇2欧姆*厘米水平，不 适用做ABS质3D打印部件中的导线用途。
[0004] 目前已经有用3D打印用ABS料条打印用电部件，但用电部件中的导线仍然采用漆 包线、PVC包铜导线、PE包铜导线，不能一体化成型，与ABS基材的粘结差，存在漏电风险。 阳(K)日]现有非导电的3D打印用PLA料条和导电的3D打印用PLA料条（Proto-pasta导电 PLA，体积电阻率为15欧姆*厘米和BlackMagic3D导电PLA，体积电阻率为1欧姆*厘 米）经双头打印成结合紧密的用电部件，但一方面因为电器领域使用习惯，用电部件都是W ABS材质为主，不接受PLA材质，另一方面PLA基材用电器存在吸水降解和发霉的可能性、耐 久性差。
[0006] 目前出现的可能解决W上技术缺陷的方法是利用双头3D打印技术，W非导电的 ABS料条和导电的3D打印用PLA料条一起打印用电部件，但目前的材料打印出的部件中 ABS和PLA粘结差，也存在湿度大时漏电的风险。
[0007] 因此，针对W上技术难题，本发明寻求提供一种适合双头3D打印技术的高导电料 条，能与非导电的ABS材料复合应用于打印用电部件，能同时解决高导电的3D打印用料条 中导电填料含量高，出现精度低、分层的缺陷，并满足体积电阻率1欧姆*厘米W下的高导 电需求。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于根据现有3D打印用ABS料条技术的不足，提供了一种3D打印 导线用导电ABS/PLA复合材料。
[0009] 本发明的另一个目的在于提供所述3D打印导线用导电ABS/PLA复合材料的制备 方法与应用。
[0010] 本发明的上述目的通过W下技术方案实现： 本发明提供了一种3D打印导线用导电ABS/PLA复合材料，所述复合材料包括如下按重 量百分比数计的原料制成： 本体法ABS15~30〇/〇 乳液法ABS15-30% 苯乙締-丙締腊-甲基丙締酸缩水甘油醋共聚物1~10% 下基S苯基漠化麟0. 01~0. 05% 金属儀粉5~15% 聚乳酸30~50% 多壁碳纳米管1~5% 石墨締微片1~5%。
[0011] 优选地，所述复合材料包括如下按重量百分比数计的原料制成： 本体法ABS15~25〇/〇 乳液法ABS15-25% 苯乙締-丙締腊-甲基丙締酸缩水甘油醋共聚物3~7% 下基S苯基漠化麟0. 01~0. 05% 金属儀粉8~12% 聚乳酸32~45〇/〇 多壁碳纳米管1~4% 石墨締微片1~4%。
[0012] 本发明采用金属儀粉、石墨締微片和多壁碳纳米管优化搭配，紧密堆搁，可在较低 的导电添加剂含量下实现1欧姆*厘米W下导线用导电要求，共混在流动性较好的聚乳酸 PLA材料中，并与ABS材料实现复合，可W满足3D打印机对料条的加工流动性要求。
[001引本发明所述的3D打印导线用导电ABS/PLA复合材料的制备方法，包括W下步骤： 51. 将多壁碳纳米管和石墨締微片加入溶剂中，超声，再加入聚乳酸，继续超声，将超 声后所得混合物加热，得到PLA/碳材料母粒； 52. 将S1步骤中所得PLA/碳材料母粒、聚乳酸和金属儀粉加入密炼机中烙融共混，得 到PLA/Ni/碳材料导电母粒； 53. 将S2步骤中所得PLA/Ni/碳材料导电母粒与本体法ABS、乳液法ABS、苯乙締-丙 締腊-甲基丙締酸缩水甘油醋共聚物和下基=苯基漠化麟混合，经双螺杆挤出机进行烙融 共混，再经料条成型机制备出导电改性的3D打印用ABS料条。
[0014] 优选地，所述S1中多壁碳纳米管和石墨締微片的质量占PLA/碳材料母粒的 15~25%〇 阳0巧]优选地，所述S2中金属儀粉的质量占PLA/Ni/碳材料导电母粒的15~25%。
[0016] 优选地，所述S3中金属儀粉的质量占导电ABS/PLA复合材料的8~12%。
[0017] 优选地，所述S3中多壁碳纳米管和石墨締微片的质量占导电ABS/PLA复合材料的 3-8% 〇
[0018] 本发明先通过溶液共混法将PLA、多壁碳纳米管（MWCNTs)和石墨締微片（GNP)共 混制备为15~25wt%碳材料浓度的母粒，再将该母粒与PLA、金属儀粉经密炼机烙融共混制 备碳材料浓度（MWCNTs和GNP)约为6~10%、金属儀粉浓度15~25%的导电母粒，再将该母 粒与本体法合成的ABS、乳液合成的ABS、苯乙締-丙締腊-甲基丙締酸缩水甘油醋共聚 物（SAN-GMA)、下基=苯基漠化麟（TPB)在双螺杆挤出机中进行烙融共混，得到儀粉浓度 8~12%、碳材料浓度3~8%左右的导电ABS/PLA复合材料，再经料条成型机制备导电改性的3D 打印用料条。
[0019] 优选地，所述S1中溶剂为氯仿，超声时间为6~9h，继续超声时间为3~5,所述加热 溫度为100~140 °C。
[0020] 更优选地，所述加热溫度为120°C。
[0021] 优选地，所述S2中烙融共混溫度为180~200°C。
[0022] 优选地，所述S3中双螺杆挤出机加热溫度为180~200°C。
[0023] 本发明中ABS和PLA形成共连续相，在料条表层既有ABS相又有PLA相，当烙融料 条与非导电性ABS接触时相容好，当烙融条料与另外的导电ABS/PLA层接触时，因表层PLA 的存在而粘结也很紧密，达到比现有技术更好的增强层间粘结效果。
[0024] 使用本体法合成的ABS和乳液法合成的ABS混合作为3D打印用ABS/PC合金的主 要基体，是因为本体法合成的ABS含粒径较大的橡胶相，而乳液法合成的ABS粒径较小的橡 胶相，两者混合可W得到橡胶相粒径呈现双峰分布的ABS基体，可W使最终材料的初性更 好，运种烙融共混的方法获得双峰ABS，比现有技术用聚合的方法得双峰ABS要更为简单、 可调节性更高。 阳025] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 本发明通过金属儀粉、石墨締微片和碳纳米管的优化搭配，获得了较低导电添加剂含 量下实现较低体积电阻率的导电性能要求，不同粒径混合的ABS材料使得复合材料中ABS 粒径呈现双峰分布，且初性增强，ABS和PLA相溶共连续性好，尤其适用于双头3D打印技术 所需的高导电料条材料。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例1提供的复合材料合成步骤图。
[0027]图2为本发明实施例1提供的复合材料的SEM图。
【具体实施方式】
[0028]W下结合具体实施例来进一步说明本技术，但实施例并不对本技术做任何形式的 限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0029]PLA牌号：化化reworks4043DPLA SAN-GMA:SAG-002，南通