CN105936678A - 一种用于3d打印abs的增强增韧剂和abs复合材料及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于3D打印用高分子材料领域，具体涉及一种用于3D打印ABS的增强增韧剂和ABS复合材料及其生产方法，该增强增韧剂由以下重量份数的原料充分混合制成：碳纳米粉末15‑30份；玻璃纤维4‑8份；SBS树脂粉末7‑12份；该ABS复合材料由以下重量份数的原料制成：ABS树脂粉40‑60份；PLA树脂粉15‑20份；增强增韧剂10‑20份；抗氧剂0.2‑0.7份；扩散剂5‑10份。本发明提供的增强增韧剂用于和ABS树脂复合，可大幅度提高ABS材料的韧性及强度；本发明提供的ABS复合材料的强度及韧性有明显增强，同时其熔体在冷却过程中的收缩率减小至0.5％以下；本发明提供的ABS复合材料的组份中含有PLA树脂，可使ABS复合材料用于3D打印时，刺激气味减小。

Description

一种用于3D打印ABS的增强增韧剂和ABS复合材料及其生产方法
技术领域
本发明属于3D打印用高分子材料领域，具体涉及一种用于3D打印ABS的增强增韧剂和ABS复合材料及其生产方法。
背景技术
3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术一般应用在模具制造及工业设计等领域，特别是应用于生产前的样品制造，而随着技术的发展，也逐渐用于一些产品的直接制造。现有技术中，3D打印常用的塑胶材料的ABS材料，采用“层层叠加，层间粘接”的制造方法，但是受限于材料本身的强度及粘结性能，打印出来的产品强度不够，很容易出现破碎、开裂等问题，这样就极大的滞碍了3D打印技术的发展。
所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。
3D打印机打印出的产品的性能质量与打印材料的种类紧密相关，ABS材料是最早使用也是最常用的一种3D打印材料。然而随着时间的推移，人们对3D打印质量要求的提高，ABS材料的一些问题逐渐凸显出来，最主要的就是ABS的韧性和强度不足及冷却过程中因收缩率大造成的曲翘现象。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供一种用于3D打印ABS的增强增韧剂和ABS复合材料及其生产方法,本发明提供增强增韧剂可有效提高作为3D打印耗材ABS的韧性和强度，本发明提供的ABS材料的收缩率较小，冷却时不易曲翘。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量份数的原料充分混合制成：碳纳米粉末15-30份；玻璃纤维4-8份；SBS树脂粉末7-12份。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步优选或更具体的方案选择。
优选的，所述碳纳米粉末为碳黑、碳纳米管或石墨烯粉末，所述碳纳米粉末的粒径为30-80nm。
优选的，所述玻璃纤维的单丝直径为2-8μm，长径比为6-10。
优选的，所述SBS树脂粉末的粒径为10-20μm。
本发明还提供一种含有上述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量份数的原料组成：ABS树脂粉40-60份；PLA树脂粉15-20份；增强增韧剂10-20份；抗氧剂0.2-0.7份；扩散剂5-10份。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步优选或更具体的方案选择。
优选的，所述ABS树脂粉的粒径为0.15-0.65μm。
优选的，所述PLA树脂粉的粒径为150-225μm。
优选的，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
优选的，所述扩散剂为亚甲基双萘磺酸钠。
本发明在上述技术方案的基础上，还提供一种制备上述ABS复合材料的方法，将所述各物料按比例混合均匀，再于180-210℃下熔融挤出即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的增强增韧剂用于和ABS树脂复合，可大幅度提高ABS材料的韧性及强度，其中碳纳米粉末和玻璃纤维主要起强度增强作用，SBS树脂粉末的主要起增韧作用。
(2)本发明提供的ABS复合材料的强度及韧性有明显增强，同时其熔体在冷却过程中的收缩率减小至5％以下，适用于生产高品质的的3D打印产品。
(3)本发明提供的ABS复合材料的组份中含有PLA树脂，PLA树脂不仅冷却过程中收缩率小，同时其刺激气味小，本发明提供的含PLA树脂的ABS复合材料在用于3D打印时，属于ABS树脂的刺激气味明显减小。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成：粒径为30nm的碳黑150g；单丝直径为2μm、长径比为6的玻璃纤维40g；粒径为10μm的SBS树脂粉末70g。
实施例2
一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成：粒径为65nm的碳纳米管270g；单丝直径为5.6μm、长径比为8.2的玻璃纤维65g；粒径为15μm的SBS树脂粉末100g。
实施例3
一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成：粒径为80nm的石墨烯270g；单丝直径为8μm、长径比为10的玻璃纤维65g；粒径为20μm的SBS树脂粉末100g。
对比例1
一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成：粒径为30nm的碳黑50g；单丝直径为2μm、长径比为6的玻璃纤维40g；粒径为10μm的SBS树脂粉末70g。
对比例2
一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成：粒径为30nm的碳黑150g；单丝直径为2μm、长径比为6的玻璃纤维40g；粒径为10μm的SBS树脂粉末30g。
实施例4
一种含有实施例1所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成：粒径为0.15μm的ABS树脂粉400g；粒径为150μm的PLA树脂粉150g；实施例1中的增强增韧剂100g；亚磷酸酯类抗氧剂2g；亚甲基双萘磺酸钠扩散剂50g。
实施例5
一种含有实施例2所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成：粒径为0.42μm的ABS树脂粉510g；粒径为200μm的PLA树脂粉180g；实施例2中的增强增韧剂150g；亚磷酸酯类抗氧剂5g；亚甲基双萘磺酸钠扩散剂80g。
实施例6
一种含有实施例3所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成：粒径为0.65μm的ABS树脂粉510g；粒径为225μm的PLA树脂粉200g；实施例3中的增强增韧剂200g；亚磷酸酯类抗氧剂7g；亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
实施例7
一种含有对比例1所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成：粒径为0.65μm的ABS树脂粉510g；粒径为225μm的PLA树脂粉200g；对比例1中的增强增韧剂200g；亚磷酸酯类抗氧剂7g；亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
实施例8
一种含有对比例2所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成：粒径为0.65μm的ABS树脂粉510g；粒径为225μm的PLA树脂粉200g；对比例2中的增强增韧剂200g；亚磷酸酯类抗氧剂7g；亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
实施例9
一种含有实施例3所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成：粒径为0.65μm的ABS树脂粉510g；实施例3中的增强增韧剂200g；亚磷酸酯类抗氧剂7g；亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
性能测试
使用国际标准，对实施例4至9获得的ABS复合材料的力学性能进行测试，测试结果及相应测试就去如下表所示：
从上表中可看出，本发明提供的ABS复合材料的强度及韧性均有所提升，特别的，由实施例8和实施例9中的模塑收缩率可看出，当增强增韧剂内碳纳米粉含量低或ABS复合材料内不含PLA时，其收缩率明显变大，这表明本发明提供的增韧剂里的碳纳粉成份不仅能增强ABS复合材料的强度，还可以降低其模塑收缩率。另外，使用实施例4至8的ABS复合材料进行3D打印试验，与常规ABS材料对比，刺激气味明显减小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，由以下重量份数的原料充分混合制成：碳纳米粉末15-30份；玻璃纤维4-8份；SBS树脂粉末7-12份。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，所述碳纳米粉末为碳黑、碳纳米管或石墨烯粉末，所述碳纳米粉末的粒径为30-80nm。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，所述玻璃纤维的单丝直径为2-8μm，长径比为6-10。
4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，所述SBS树脂粉末的粒径为10-20μm。
5.一种含有权利要求1至4任一项所述增强增韧剂的ABS复合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：ABS树脂粉40-60份；PLA树脂粉15-20份；增强增韧剂10-20份；抗氧剂0.2-0.7份；扩散剂5-10份。
6.根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述ABS树脂粉的粒径为0.15-0.65μm。
7.根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述PLA树脂粉的粒径为150-225μm。
8.根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
9.根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述扩散剂为亚甲基双萘磺酸钠。
10.一种如权利要求5至9所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，将所述各物料按比例混合均匀，再于180-210℃下熔融挤出即得。
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