CN106433177A - 一种高弯曲强度的3d打印用玻璃纤维复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,属于3D打印用材料制备技术领域,所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维84‑123份、废弃塑料23‑33份、二甲基乙酰胺10‑15份、聚乙醛5‑7份、PET树脂6‑11份、环氧丙烯酸酯7‑10份、丁醚化氨基树脂5‑12份、乙二醇乙醚醋酸酯6‑9份、硬脂酸9‑16份、聚丙烯酰胺4‑7份、特定合成剂12‑20份、阻燃剂8‑12份。本发明制成的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大,热变形温度和熔融指数高等特点,通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度,具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于3D打印用材料制备技术领域,具体涉及一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高等优点。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。玻璃纤维增强树脂基复合材料,是目前技术比较成熟且应用广泛的一类复合材料,具有良好的易成型性、绝缘性能好、抗腐蚀和疲劳损伤等优异性能和低廉的成本。
玻璃纤维复合材料可以用于3D打印的材料,打印的产品刚强度主要受到玻璃纤维复合材料的影响,因此,提高玻璃纤维复合材料的强度是提高产品质量的重要手段。
中国专利申请文献“一种用于 3D 打印的玻璃纤维复合材料及其制备方法”(公开号:CN104479282A),公开了一种用于3D打印的玻璃纤维复合材料,包括:玻璃纤维50-60份、乙撑双硬脂酸酰胺5-10份、ABS塑料10-15份、聚甲醛3-5份、聚碳酸酯5-10份、硬脂酸0.5份、甲基苯烯酰胺1-3份、棕榈酸镁皂1-3份、抗氧化剂 3-5份、偶联剂3 -5份,该3D打印的玻璃纤维复合材料存在着拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度小,热变形温度和熔融指数低等问题。
发明内容
本发明提供一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,以解决现有3D打印的玻璃纤维复合材料存在着拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度小,热变形温度和熔融指数低等问题。本发明制成的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大,热变形温度和熔融指数高等特点,通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度,具有广阔的市场前景。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维84-123份、废弃塑料23-33份、二甲基乙酰胺10-15份、聚乙醛5-7份、PET树脂6-11份、环氧丙烯酸酯7-10份、丁醚化氨基树脂5-12份、乙二醇乙醚醋酸酯6-9份、硬脂酸9-16份、聚丙烯酰胺4-7份、特定合成剂12-20份、阻燃剂8-12份;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:引发剂 3-5份、催化剂1-3份、调节剂8-12份、增粘剂3-5份、发生剂7-11份、偶联剂10-14份、相容剂9-14份、增塑剂7-13份、增韧剂8-12份、抗氧化剂6-12份、聚凝剂5-9份、终止剂2-4份、稳定剂3-5份;
所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化剂为铂催化剂;
所述增韧剂为乙丙橡胶;
所述抗氧化剂为抗氧剂1076;
所述聚凝剂为聚合氯化铝;
所述终止剂为木焦油;
所述稳定剂为有机锡稳定剂;
所述阻燃剂以重量份为单位,包括以下原料:磷酸三苯酯23-28份、醇酸树脂10-16份、磷酸氢二铵11-14份、氢氧化铝7-12份、三氧化二锑6-9份、硅烷5-8份、硅藻土4-7份、脂肪醇聚氧乙烯醚1-1.8份;
所述的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将玻璃纤维使用偶联剂560浸润,制得初级玻璃纤维;
S2:使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎,随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗,去除表面的污物,自然风干精选后,制得精选塑料;
S3:将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中,在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h,过筛后得到400-600目的塑料细粒;
S4:将步骤S1制得的初级玻璃纤维、步骤S1制得的塑料细粒、二甲基乙酰胺、聚乙醛、PET树脂、环氧丙烯酸酯、丁醚化氨基树脂、乙二醇乙醚醋酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、特定合成剂、阻燃剂混合,升温至231-248℃,在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.4-3.8h,然后冷却至室温,制得改性的玻璃纤维3D打印二级材料;
所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)将发生剂、偶联剂、引发剂、催化剂、相容剂、抗氧化剂混合升温至123-131℃,在转速为200-300r/min下反应52-78 min,制得物料A;
(b)向步骤a制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂、增粘剂混合后升温至158-164℃,在转速为200-400r/min下反应128-212 min,制得物料B;
(c)向步骤b制得的物料B中加入增塑剂、增韧剂、终止剂、稳定剂混合后降温至126-135℃,在转速为200-300r/min下反应52-112 min,制得特定合成剂;
所述阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸氢二铵、水120-150份加入微波反应器中,在搅拌转速为200-300r/min下搅拌9-12min,制得混合物a;
(2)向步骤1制得的混合物a中加入磷酸三苯酯、醇酸树脂、氢氧化铝、三氧化二锑、硅烷、硅藻土、脂肪醇聚氧乙烯醚,在搅拌转速为300-500r/min,微波功率为200-225W,温度为84-93℃下搅拌1.2-1.7h,制得混合物b;
(3)将步骤2制得的混合物b冷却至室温后,将沉淀物过滤,在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤3.2%,制得阻燃剂;
S5:将步骤S4制得的改性的玻璃纤维3D打印二级材料在温度为-92--118℃下粉碎后放入螺杆挤压成型机中,在温度为209-218℃,转速为210-434r/min下,熔融挤出造粒,制得高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
进一步地,所述调节剂为ACR。
进一步地,所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。
进一步地,所述发生剂为气溶胶发生剂。
进一步地,所述偶联剂为偶联剂560。
进一步地,所述相容剂为丙烯酸型相容剂。
进一步地,所述增塑剂为柠檬酸酯。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明使用废弃塑料,来源广,价格低,拓宽了3D打印材料原料的选择范围;
(2)本发明制成的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料具有拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度大,热变形温度和熔融指数高等特点,通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度,具有广阔的市场前景;
(3)本发明制成的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料成本低,易于工业化生产。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明,通过以下实施例加以说明,这些实施例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。
在实施例中,所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维84-123份、废弃塑料23-33份、二甲基乙酰胺10-15份、聚乙醛5-7份、PET树脂6-11份、环氧丙烯酸酯7-10份、丁醚化氨基树脂5-12份、乙二醇乙醚醋酸酯6-9份、硬脂酸9-16份、聚丙烯酰胺4-7份、特定合成剂12-20份、阻燃剂8-12份;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:引发剂 3-5份、催化剂1-3份、调节剂8-12份、增粘剂3-5份、发生剂7-11份、偶联剂10-14份、相容剂9-14份、增塑剂7-13份、增韧剂8-12份、抗氧化剂6-12份、聚凝剂5-9份、终止剂2-4份、稳定剂3-5份;
所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化剂为铂催化剂;
所述调节剂为ACR;
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷;
所述发生剂为气溶胶发生剂;
所述偶联剂为偶联剂560;
所述相容剂为丙烯酸型相容剂;
所述增塑剂为柠檬酸酯;
所述增韧剂为乙丙橡胶;
所述抗氧化剂为抗氧剂1076;
所述聚凝剂为聚合氯化铝;
所述终止剂为木焦油;
所述稳定剂为有机锡稳定剂;
所述阻燃剂以重量份为单位,包括以下原料:磷酸三苯酯23-28份、醇酸树脂10-16份、磷酸氢二铵11-14份、氢氧化铝7-12份、三氧化二锑6-9份、硅烷5-8份、硅藻土4-7份、脂肪醇聚氧乙烯醚1-1.8份;
所述的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将玻璃纤维使用偶联剂560浸润,制得初级玻璃纤维;
S2:使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎,随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗,去除表面的污物,自然风干精选后,制得精选塑料;
S3:将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中,在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h,过筛后得到400-600目的塑料细粒;
S4:将步骤S1制得的初级玻璃纤维、步骤S1制得的塑料细粒、二甲基乙酰胺、聚乙醛、PET树脂、环氧丙烯酸酯、丁醚化氨基树脂、乙二醇乙醚醋酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、特定合成剂、阻燃剂混合,升温至231-248℃,在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.4-3.8h,然后冷却至室温,制得改性的玻璃纤维3D打印二级材料;
所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)将发生剂、偶联剂、引发剂、催化剂、相容剂、抗氧化剂混合升温至123-131℃,在转速为200-300r/min下反应52-78 min,制得物料A;
(b)向步骤a制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂、增粘剂混合后升温至158-164℃,在转速为200-400r/min下反应128-212 min,制得物料B;
(c)向步骤b制得的物料B中加入增塑剂、增韧剂、终止剂、稳定剂混合后降温至126-135℃,在转速为200-300r/min下反应52-112 min,制得特定合成剂;
所述阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸氢二铵、水120-150份加入微波反应器中,在搅拌转速为200-300r/min下搅拌9-12min,制得混合物a;
(2)向步骤1制得的混合物a中加入磷酸三苯酯、醇酸树脂、氢氧化铝、三氧化二锑、硅烷、硅藻土、脂肪醇聚氧乙烯醚,在搅拌转速为300-500r/min,微波功率为200-225W,温度为84-93℃下搅拌1.2-1.7h,制得混合物b;
(3)将步骤2制得的混合物b冷却至室温后,将沉淀物过滤,在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤3.2%,制得阻燃剂;
S5:将步骤S4制得的改性的玻璃纤维3D打印二级材料在温度为-92--118℃下粉碎后放入螺杆挤压成型机中,在温度为209-218℃,转速为210-434r/min下,熔融挤出造粒,制得高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维103份、废弃塑料28份、二甲基乙酰胺12份、聚乙醛6份、PET树脂9份、环氧丙烯酸酯7份、丁醚化氨基树脂9份、乙二醇乙醚醋酸酯8份、硬脂酸12份、聚丙烯酰胺6份、特定合成剂16份、阻燃剂10份;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:引发剂 4份、催化剂2份、调节剂10份、增粘剂4份、发生剂9份、偶联剂12份、相容剂13份、增塑剂10份、增韧剂11份、抗氧化剂9份、聚凝剂7份、终止剂3份、稳定剂4份;
所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化剂为铂催化剂;
所述调节剂为ACR;
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷;
所述发生剂为气溶胶发生剂;
所述偶联剂为偶联剂560;
所述相容剂为丙烯酸型相容剂;
所述增塑剂为柠檬酸酯;
所述增韧剂为乙丙橡胶;
所述抗氧化剂为抗氧剂1076;
所述聚凝剂为聚合氯化铝;
所述终止剂为木焦油;
所述稳定剂为有机锡稳定剂;
所述阻燃剂以重量份为单位,包括以下原料:磷酸三苯酯25份、醇酸树脂13份、磷酸氢二铵13份、氢氧化铝10份、三氧化二锑8份、硅烷7份、硅藻土6份、脂肪醇聚氧乙烯醚1.5份;
所述的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将玻璃纤维使用偶联剂560浸润,制得初级玻璃纤维;
S2:使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎,随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗,去除表面的污物,自然风干精选后,制得精选塑料;
S3:将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中,在温度为-100℃下将塑料粉碎2.5h,过筛后得到500目的塑料细粒;
S4:将步骤S1制得的初级玻璃纤维、步骤S1制得的塑料细粒、二甲基乙酰胺、聚乙醛、PET树脂、环氧丙烯酸酯、丁醚化氨基树脂、乙二醇乙醚醋酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、特定合成剂、阻燃剂混合,升温至242℃,在转速为300r/min下搅拌熔解3h,然后冷却至室温,制得改性的玻璃纤维3D打印二级材料;
所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)将发生剂、偶联剂、引发剂、催化剂、相容剂、抗氧化剂混合升温至126℃,在转速为250r/min下反应65 min,制得物料A;
(b)向步骤a制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂、增粘剂混合后升温至162℃,在转速为300r/min下反应180 min,制得物料B;
(c)向步骤b制得的物料B中加入增塑剂、增韧剂、终止剂、稳定剂混合后降温至130℃,在转速为250r/min下反应85min,制得特定合成剂;
所述阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸氢二铵、水135份加入微波反应器中,在搅拌转速为250r/min下搅拌10min,制得混合物a;
(2)向步骤1制得的混合物a中加入磷酸三苯酯、醇酸树脂、氢氧化铝、三氧化二锑、硅烷、硅藻土、脂肪醇聚氧乙烯醚,在搅拌转速为400r/min,微波功率为215W,温度为89℃下搅拌1.5h,制得混合物b;
(3)将步骤2制得的混合物b冷却至室温后,将沉淀物过滤,在转速为4000r/min下离心干燥至含水量为3.2%,制得阻燃剂;
S5:将步骤S4制得的改性的玻璃纤维3D打印二级材料在温度为-100℃下粉碎后放入螺杆挤压成型机中,在温度为213℃,转速为320r/min下,熔融挤出造粒,制得高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
实施例2
一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维84份、废弃塑料23份、二甲基乙酰胺10份、聚乙醛5份、PET树脂6份、环氧丙烯酸酯7份、丁醚化氨基树脂5份、乙二醇乙醚醋酸酯6份、硬脂酸9份、聚丙烯酰胺4份、特定合成剂12份、阻燃剂8份;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:引发剂 3份、催化剂1份、调节剂8份、增粘剂3份、发生剂7份、偶联剂10份、相容剂9份、增塑剂7份、增韧剂8份、抗氧化剂6份、聚凝剂5份、终止剂2份、稳定剂3份;
所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化剂为铂催化剂;
所述调节剂为ACR;
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷;
所述发生剂为气溶胶发生剂;
所述偶联剂为偶联剂560;
所述相容剂为丙烯酸型相容剂;
所述增塑剂为柠檬酸酯;
所述增韧剂为乙丙橡胶;
所述抗氧化剂为抗氧剂1076;
所述聚凝剂为聚合氯化铝;
所述终止剂为木焦油;
所述稳定剂为有机锡稳定剂;
所述阻燃剂以重量份为单位,包括以下原料:磷酸三苯酯23份、醇酸树脂10份、磷酸氢二铵11份、氢氧化铝7份、三氧化二锑6份、硅烷5份、硅藻土4份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份;
所述的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将玻璃纤维使用偶联剂560浸润,制得初级玻璃纤维;
S2:使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎,随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗,去除表面的污物,自然风干精选后,制得精选塑料;
S3:将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中,在温度为-90℃下将塑料粉碎3h,过筛后得到400目的塑料细粒;
S4:将步骤S1制得的初级玻璃纤维、步骤S1制得的塑料细粒、二甲基乙酰胺、聚乙醛、PET树脂、环氧丙烯酸酯、丁醚化氨基树脂、乙二醇乙醚醋酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、特定合成剂、阻燃剂混合,升温至231℃,在转速为200r/min下搅拌熔解3.8h,然后冷却至室温,制得改性的玻璃纤维3D打印二级材料;
所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)将发生剂、偶联剂、引发剂、催化剂、相容剂、抗氧化剂混合升温至123℃,在转速为200r/min下反应78 min,制得物料A;
(b)向步骤a制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂、增粘剂混合后升温至158℃,在转速为200r/min下反应212 min,制得物料B;
(c)向步骤b制得的物料B中加入增塑剂、增韧剂、终止剂、稳定剂混合后降温至126℃,在转速为200r/min下反应112 min,制得特定合成剂;
所述阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸氢二铵、水120份加入微波反应器中,在搅拌转速为200r/min下搅拌12min,制得混合物a;
(2)向步骤1制得的混合物a中加入磷酸三苯酯、醇酸树脂、氢氧化铝、三氧化二锑、硅烷、硅藻土、脂肪醇聚氧乙烯醚,在搅拌转速为300r/min,微波功率为200W,温度为84℃下搅拌1.7h,制得混合物b;
(3)将步骤2制得的混合物b冷却至室温后,将沉淀物过滤,在转速为3000r/min下离心干燥至含水量为2.8%,制得阻燃剂;
S5:将步骤S4制得的改性的玻璃纤维3D打印二级材料在温度为-92℃下粉碎后放入螺杆挤压成型机中,在温度为209℃,转速为210r/min下,熔融挤出造粒,制得高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
实施例3
一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维123份、废弃塑料33份、二甲基乙酰胺15份、聚乙醛7份、PET树脂11份、环氧丙烯酸酯10份、丁醚化氨基树脂12份、乙二醇乙醚醋酸酯9份、硬脂酸16份、聚丙烯酰胺7份、特定合成剂20份、阻燃剂12份;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:引发剂5份、催化剂3份、调节剂12份、增粘剂5份、发生剂11份、偶联剂14份、相容剂14份、增塑剂13份、增韧剂12份、抗氧化剂12份、聚凝剂9份、终止剂4份、稳定剂5份;
所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化剂为铂催化剂;
所述调节剂为ACR;
所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷;
所述发生剂为气溶胶发生剂;
所述偶联剂为偶联剂560;
所述相容剂为丙烯酸型相容剂;
所述增塑剂为柠檬酸酯;
所述增韧剂为乙丙橡胶;
所述抗氧化剂为抗氧剂1076;
所述聚凝剂为聚合氯化铝;
所述终止剂为木焦油;
所述稳定剂为有机锡稳定剂;
所述阻燃剂以重量份为单位,包括以下原料:磷酸三苯酯28份、醇酸树脂16份、磷酸氢二铵14份、氢氧化铝12份、三氧化二锑9份、硅烷8份、硅藻土7份、脂肪醇聚氧乙烯醚1.8份;
所述的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将玻璃纤维使用偶联剂560浸润,制得初级玻璃纤维;
S2:使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎,随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗,去除表面的污物,自然风干精选后,制得精选塑料;
S3:将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中,在温度为-110℃下将塑料粉碎2h,过筛后得到600目的塑料细粒;
S4:将步骤S1制得的初级玻璃纤维、步骤S1制得的塑料细粒、二甲基乙酰胺、聚乙醛、PET树脂、环氧丙烯酸酯、丁醚化氨基树脂、乙二醇乙醚醋酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、特定合成剂、阻燃剂混合,升温至248℃,在转速为400r/min下搅拌熔解2.4h,然后冷却至室温,制得改性的玻璃纤维3D打印二级材料;
所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)将发生剂、偶联剂、引发剂、催化剂、相容剂、抗氧化剂混合升温至131℃,在转速为300r/min下反应52 min,制得物料A;
(b)向步骤a制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂、增粘剂混合后升温至164℃,在转速为400r/min下反应128 min,制得物料B;
(c)向步骤b制得的物料B中加入增塑剂、增韧剂、终止剂、稳定剂混合后降温至135℃,在转速为300r/min下反应52 min,制得特定合成剂;
所述阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸氢二铵、水150份加入微波反应器中,在搅拌转速为300r/min下搅拌9min,制得混合物a;
(2)向步骤1制得的混合物a中加入磷酸三苯酯、醇酸树脂、氢氧化铝、三氧化二锑、硅烷、硅藻土、脂肪醇聚氧乙烯醚,在搅拌转速为500r/min,微波功率为225W,温度为93℃下搅拌1.2h,制得混合物b;
(3)将步骤2制得的混合物b冷却至室温后,将沉淀物过滤,在转速为5000r/min下离心干燥至含水量为2.5%,制得阻燃剂;
S5:将步骤S4制得的改性的玻璃纤维3D打印二级材料在温度为-118℃下粉碎后放入螺杆挤压成型机中,在温度为218℃,转速为434r/min下,熔融挤出造粒,制得高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
对实施例1-3中的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料性能进行检测,结果如下表所示。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,以重量份为单位,包括以下原料:玻璃纤维84-123份、废弃塑料23-33份、二甲基乙酰胺10-15份、聚乙醛5-7份、PET树脂6-11份、环氧丙烯酸酯7-10份、丁醚化氨基树脂5-12份、乙二醇乙醚醋酸酯6-9份、硬脂酸9-16份、聚丙烯酰胺4-7份、特定合成剂12-20份、阻燃剂8-12份;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:引发剂 3-5份、催化剂1-3份、调节剂8-12份、增粘剂3-5份、发生剂7-11份、偶联剂10-14份、相容剂9-14份、增塑剂7-13份、增韧剂8-12份、抗氧化剂6-12份、聚凝剂5-9份、终止剂2-4份、稳定剂3-5份;
所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯;
所述催化剂为铂催化剂;
所述增韧剂为乙丙橡胶;
所述抗氧化剂为抗氧剂1076;
所述聚凝剂为聚合氯化铝;
所述终止剂为木焦油;
所述稳定剂为有机锡稳定剂;
所述阻燃剂以重量份为单位,包括以下原料:磷酸三苯酯23-28份、醇酸树脂10-16份、磷酸氢二铵11-14份、氢氧化铝7-12份、三氧化二锑6-9份、硅烷5-8份、硅藻土4-7份、脂肪醇聚氧乙烯醚1-1.8份;
所述的高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将玻璃纤维使用偶联剂560浸润,制得初级玻璃纤维;
S2:使用硬塑料破碎机对废弃塑料进行初步粉碎,随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗,去除表面的污物,自然风干精选后,制得精选塑料;
S3:将步骤S2制得的精选塑料置于氮气或干冰的低温粉碎机中,在温度为-90--110℃下将塑料粉碎2-3h,过筛后得到400-600目的塑料细粒;
S4:将步骤S1制得的初级玻璃纤维、步骤S1制得的塑料细粒、二甲基乙酰胺、聚乙醛、PET树脂、环氧丙烯酸酯、丁醚化氨基树脂、乙二醇乙醚醋酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、特定合成剂、阻燃剂混合,升温至231-248℃,在转速为200-400r/min下搅拌熔解2.4-3.8h,然后冷却至室温,制得改性的玻璃纤维3D打印二级材料;
所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)将发生剂、偶联剂、引发剂、催化剂、相容剂、抗氧化剂混合升温至123-131℃,在转速为200-300r/min下反应52-78 min,制得物料A;
(b)向步骤a制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂、增粘剂混合后升温至158-164℃,在转速为200-400r/min下反应128-212 min,制得物料B;
(c)向步骤b制得的物料B中加入增塑剂、增韧剂、终止剂、稳定剂混合后降温至126-135℃,在转速为200-300r/min下反应52-112 min,制得特定合成剂;
所述阻燃剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将磷酸氢二铵、水120-150份加入微波反应器中,在搅拌转速为200-300r/min下搅拌9-12min,制得混合物a;
(2)向步骤1制得的混合物a中加入磷酸三苯酯、醇酸树脂、氢氧化铝、三氧化二锑、硅烷、硅藻土、脂肪醇聚氧乙烯醚,在搅拌转速为300-500r/min,微波功率为200-225W,温度为84-93℃下搅拌1.2-1.7h,制得混合物b;
(3)将步骤2制得的混合物b冷却至室温后,将沉淀物过滤,在转速为3000-5000r/min下离心干燥至含水量≤3.2%,制得阻燃剂;
S5:将步骤S4制得的改性的玻璃纤维3D打印二级材料在温度为-92--118℃下粉碎后放入螺杆挤压成型机中,在温度为209-218℃,转速为210-434r/min下,熔融挤出造粒,制得高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,所述调节剂为ACR。
3.根据权利要求1所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,所述发生剂为气溶胶发生剂。
5.根据权利要求1所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,所述偶联剂为偶联剂560。
6.根据权利要求1所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,所述相容剂为丙烯酸型相容剂。
7.根据权利要求1所述高弯曲强度的3D打印用玻璃纤维复合材料,其特征在于,所述增塑剂为柠檬酸酯。
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