CN107043517A - 一种掺氮化硼纳米片3d打印用改性abs材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料及其制备方法，所述制备方法为将干燥后的PP和ABS与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，加热后经螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。本发明所制备得到的3D打印用改性ABS材料不易出现翘曲、开裂，遇冷收缩性能得到显著改善。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料及其制备方法。
背景技术
3D打印(3DP)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打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
3D打印存在着许多不同的技术。它们的不同之处在于以可用的材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有ABS玻纤、聚乳酸、ABS树脂、耐用性ABS材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料。
其中，ABS树脂是最早用于熔融沉积成型(FDM)技术的材料，该材料的打印温度为210-260℃，玻璃化转化温度为105℃，其具有很多优点，如强度较高，韧性较好，耐冲击，绝缘性号，抗腐蚀，耐低温，然而ABS打印时需要加热，同时该材料遇冷收缩性很明显，容易出现翘曲、开裂等质量问题。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种制备方法简单，制备得到的改性ABS材料性能优异的掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料的制备方法。
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种不易出现翘曲、开裂，遇冷收缩性能得到显著改善的掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料。
本发明的技术方案在于提供一种掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP 材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将干燥后的PP和ABS与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，加热后螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
本发明进一步包括以下优选的技术方案：
优选的方案中，PP和ABS的质量比为1-5：5-10。
PP和ABS的质量比进一步优选为2-4：6-8。
优选的方案中，相对100质量份ABS，氮化硼纳米片的加入量为1-5份。
优选的方案中，相对100质量份ABS，玻璃纤维的量为5-20份。
优选的方案中，相对100质量份ABS，玻璃纤维的量为5-10份。
优选的方案中，所述玻璃纤维为纳米级玻璃纤维，其直径为10-100nm。
优选的方案中，相对100质量份ABS，所述表面活性剂的加入量为1-5份。
优选的方案中，所述加热温度为150-250℃。
所述干燥温度优选为50-80℃，干燥方式为真空干燥。
上述制备方法所制备得到的掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、3D打印用ABS材料中，单纯添加玻璃纤维易容易造成各项异性，使材料的热传导能力不均匀。且纤维与纤维之间一般是点接触，不利于热量传输。添加一定比例的高导热氮化硼纳米片，纳米片包裹在纤维表面，呈现线-面接触，增强了复合材料内部的导热通道，同时由于纳米材料的高比表面积，还能增强填料与ABS基体之间的界面粘结力，减小复合材料内部的界面热阻。
2、通过PP+ABS+玻璃纤维+氮化硼纳米片的结合，不仅大大减少了玻璃纤维所需的使用量，且在很大程度上提高了ABS材料的性能。
3、翘曲、开裂现象大量减少。
4、遇冷收缩性能得到显著改善。
具体实施方式
实施例1
将PP和ABS于65℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 20kg
ABS 100kg
表面活性剂 1kg
玻璃纤维 20kg
氮化硼纳米片 5kg
实施例2
将PP和ABS于50℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，180℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 40kg
ABS 100kg
表面活性剂 1kg
玻璃纤维 5kg
氮化硼纳米片 2kg
实施例3
将PP和ABS于70℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，180℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 50kg
ABS 100kg
表面活性剂 2kg
玻璃纤维 10kg
氮化硼纳米片 3.2kg
实施例4
将PP和ABS于75℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 30kg
ABS 100kg
表面活性剂 2kg
玻璃纤维 7kg
氮化硼纳米片 3kg
实施例5
将PP和ABS于50℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，220℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 50kg
ABS 100kg
表面活性剂 5kg
玻璃纤维 20kg
氮化硼纳米片 2.5kg
实施例6
将PP和ABS于80℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 50kg
ABS 100kg
表面活性剂 5kg
玻璃纤维 15kg
氮化硼纳米片 3kg
实施例7
将PP和ABS于55℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，250℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 50kg
ABS 100kg
表面活性剂 5kg
玻璃纤维 8kg
氮化硼纳米片 5kg
对比例1
将PP和ABS于55℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入氮化硼纳米片，混合，250℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 50kg
ABS 100kg
表面活性剂 5kg
氮化硼纳米片 10kg
对比例2
将PP和ABS于65℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 20kg
ABS 100kg
表面活性剂 0.5kg
玻璃纤维 30kg
对比例3
将ABS于65℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的 ABS材料。
其中，
ABS 100kg
表面活性剂 1kg
玻璃纤维 40kg
氮化硼纳米片 10kg
对比例4
将PP于50℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，180℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS 材料。
其中，
ABS 100kg
表面活性剂 1kg
玻璃纤维 10kg
氮化硼纳米片 10kg
对比例5
将PP和ABS于65℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 200kg
ABS 100kg
表面活性剂 1kg
玻璃纤维 20kg
氮化硼纳米片 0.5kg
对比例6
将PP和ABS于65℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 20kg
ABS 100kg
表面活性剂 1.5kg
玻璃纤维 20kg
氮化硼纳米片 0.5kg
对比例7
将PP和ABS于75℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 45kg
ABS 100kg
表面活性剂 10kg
玻璃纤维 25kg
氮化硼纳米片 4kg
对比例8
将PP和ABS于55℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，250℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 50kg
ABS 100kg
表面活性剂 5kg
玻璃纤维 25kg
氮化硼纳米片 10kg
对比例9
将PP和ABS于65℃加热，真空干燥，与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维，混合，200℃加热后通过螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
其中，
PP 20kg
ABS 100kg
表面活性剂 0.5kg
玻璃纤维 25kg
以实施例1-6以及对比例1-8所述产品作为3D打印原料制备得到十批次成品，其翘曲和开裂性能如表1所示：
| 翘曲 | 开裂 | |
| 实施例1 | 十批次中，有1批次出现翘曲现象 | 十批次均无开裂现象 |
| 实施例2 | 十批次中，有1批次出现翘曲现象 | 十批次均无开裂现象 |
| 实施例3 | 十批次中，有1批次出现翘曲现象 | 十批次均无开裂现象 |
| 实施例4 | 十批次中，有1批次出现翘曲现象 | 十批次均无开裂现象 |
| 实施例5 | 十批次中，有1批次出现翘曲现象 | 十批次均无开裂现象 |
| 实施例6 | 十批次中，有1批次出现翘曲现象 | 十批次均无开裂现象 |
| 对比例1 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有2批次出现开裂现象 |
| 对比例2 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有3批次出现开裂现象 |
| 对比例3 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有1批次出现开裂现象 |
| 对比例4 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有1批次出现开裂现象 |
| 对比例5 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有1批次出现开裂现象 |
| 对比例6 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有1批次出现开裂现象 |
| 对比例7 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有1批次出现开裂现象 |
| 对比例8 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有1批次出现开裂现象 |
| 对比例9 | 十批次中，有2批次出现翘曲现象 | 十批次中，有2批次出现开裂现象 |
表1。
Claims (10)
1.一种掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将干燥后的PP和ABS与表面活性剂混合均匀；然后加入玻璃纤维以及氮化硼纳米片，混合，加热后经螺杆挤出，干燥，得到改性后的ABS材料。
2.根据权利要求1所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，PP和ABS的质量比为1-5：5-10。
3.根据权利要求1所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，PP和ABS的质量比为2-4：6-8。
4.根据权利要求1-3任一项所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，相对100质量份ABS，氮化硼纳米片的加入量为1-5份。
5.根据权利要求1-3任一项所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，相对100质量份ABS，玻璃纤维的量为5-20份。
6.根据权利要求1-3任一项所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，相对100质量份ABS，玻璃纤维的量为5-10份。
7.根据权利要求5所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维为纳米级玻璃纤维，其直径为10-100nm。
8.根据权利要求1-3任一项所述的掺氮化硼纳米片3D打印用改性ABS和PP材料的制备方法，其特征在于，相对100质量份ABS，所述表面活性剂的加入量为1-5份。
9.根据权利要求1所述的3D打印用改性ABS材料的制备方法，其特征在于，所述加热温度为150-250℃。
10.权利要求1-9任一项方法所制备得到的3D打印用改性ABS材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170815 |