CN109456565A - 一种智能高分子材料、其制备方法及其利用方法 - Google Patents

一种智能高分子材料、其制备方法及其利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种智能高分子材料、其制备方法及其利用方法，该材料包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%‑5%的发泡剂和重量百分比0.01‑65%的加工助剂，所述加工助剂包括重量百分比不超过5%的蜡类润滑剂，其中发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度。本发明的智能高分子材料，不基于或仅用少量的蜡类润滑剂，因而有较高机械强度；由于材料密度因发泡而比现有的材料密度低很多，可以用于3D打印轻质泡沫物件。

Description

一种智能高分子材料、其制备方法及其利用方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术，尤其涉及一种智能高分子材料、其制备方法及其利用方法。
背景技术
增材制造技术，俗称3D 打印，是一种以数字模型文件为基础，运用塑料或粉末状金属等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，近年来得到了快速发展。目前3D打印技术主要包括熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、选择性激光烧结成型(Selective Laser Sintering，SLS)、光固化成型(stereo lithography apparatus，SLA)、分层实体成型(Laminated Object Manufacturing，LOM)等技术，其中FDM 发展最快，应用最多。
熔融沉积建模（FDM）是一种增材制造或3D打印。用于FDM的材料通常是长丝形式的热塑性聚合物。它们在打印头中熔化并挤出到沉积表面上并在冷却时形成固体层。这些层的集合形成3D物件。市场上有许多这样的材料可用于生产具有不同特性的3D物体。然而，缺乏可以产生非常轻的3D物体或材料的材料，其可以在沉积期间或之后填充更多空间。本发明提出了这样的材料，可以在沉积期间或沉积之后膨胀。
然而尽管增材制造技术能够打印出各式各样的物件，但打印出来的物件仍需要组装，缺乏柔性和环境适应性，而4D 打印技术可以利用材料形状随时间变化的特性制造出预设的物件形状。现在市场上几乎没有4D打印材料供应，最接近的也许是这种3D打印的发泡材料：CN105218939A公开了一种蜡基发泡3D打印材料，这种材料在打印完成后，可以在高温下发泡膨胀。由于是蜡基，材料主要成分的分子量较低而使其机械强度较低，不适合要求较高强度场景的应用。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种智能高分子材料、其制备方法及其利用方法，该智能高分子材料可使FDM法3D打印的3D打印制品在适宜温度条件下发泡膨胀变形形成最终制品。
本发明的一个目的在于提供一种智能高分子材料，其特征在于，包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%-5%的发泡剂和重量百分比0.01-5%的加工助剂，所述加工助剂包括蜡类润滑剂，其中发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括所述热塑性聚合物为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物（ABS）、聚乳酸（PLA）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲醛（POM）和聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）中的一种或几种的组合，所述发泡剂为碳酸铵、偶氮二异丁氰（AIBN）、二亚硝基五次甲基四胺、4，4’-氧代双本磺酰肼（OBSH）、偶氮二甲酰胺（AC或ADC）、5-苯基四唑（5PT）、微球发泡剂和碳酸氢钠中的一种或几种的组合，所述蜡类润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、氯化石蜡、聚丙烯蜡的一种或几种的组合。
进一步地，本发明的智能高分子材料，所述加工助剂还包括抗氧剂、耐热改性剂和导电填料中的一种或几种的组合。
进一步地，本发明的智能高分子材料，所述热塑性聚合物为ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺或高温膨胀微球或5-苯基四唑，所述蜡类润滑剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡，所述耐热改性剂为聚酰亚胺树脂，所述导电填料为导电炭黑，其中所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括100份重量份的ABS、0.1-3份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂1010，为在熔融沉积成型期间膨胀的材料，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯、3-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂1010，为熔融沉积成型后膨胀的材料，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括100份重量份的ABS、5-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或微球发泡剂或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，为熔融沉积成型后膨胀的材料，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材。
本发明的另一目的在于提供一种制备智能高分子材料的方法，所述方法包括如下步骤：
将发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料混合1-300分钟，通过双螺杆挤出机混合塑化并在加工温度160-200℃下进入挤出模具拉丝，拉出的丝为直接用于3D打印的智能高分子材料长丝；
其中所述原料包括：包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%-5%的发泡剂和重量百分比为0.01-5%的加工助剂，所述加工助剂包括蜡类润滑剂；原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度，打印温度为200-230℃。
进一步地，本发明的制备智能高分子材料的方法，所述方法包括如下步骤：
将发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料混合1-300分钟，通过双螺杆挤出机混合塑化并在加工温度160-200℃下进入挤出模具拉丝，拉出的丝为直接用于3D打印的智能高分子材料长丝；
其中熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料的原料包括：100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材，为熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，其中加工温度低于打印温度，打印温度为200-250℃，在能量输入下发泡膨胀，所述能量输入为与打印温度相应的热能；
其中熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料的原料包括：100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯、3-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或微球发泡剂或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材，为熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度高于打印温度并低于热处理温度，打印温度为210-230℃，在能量输入下发泡膨胀，所述能量输入为电磁感应、射频、微波、红外线、可见光、超声波或热能。
本发明的再一目的在于提供一种利用智能高分子材料制备制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在FDM法3D打印的打印温度下，根据目标设计结构将权利要求1-7任一所述的智能膨胀高分子材料长丝和不可膨胀高分子材料长丝逐点逐层喷出得到3D打印制品，其中3D打印制品包括由智能膨胀高分子材料长丝形成3D打印制品的可膨胀部分和由不可膨胀高分子材料长丝形成3D打印制品的不可膨胀部分，其中可膨胀部分在能量输入下进行发泡膨胀，使3D打印制品形成最终制品，熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料打印温度为200-250℃，所述能量输入为与打印温度相应的热能，熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料的打印温度为210-230℃，所述能量输入为电磁感应、射频、微波、红外线、可见光、超声波或热能。
其中发泡剂活化温度优选为碳酸铵：120-140℃、偶氮二异丁氰（AIBN）：200-230℃、二亚硝基五次甲基四胺：200-220℃、4，4’-氧代双本磺酰肼（OBSH）：130-160℃、偶氮二甲酰胺（AC或ADC）：200-230℃、5-苯基四唑（5PT）：240-250℃、微球发泡剂：100-280℃和碳酸氢钠：120-140℃。ABS及PLA及PA的加工温度优选为ABS 160-200℃，PLA：160-200℃，PA：160-200℃，PP：160-200℃。
有益效果：本发明的智能高分子材料，不基于或仅用少量的蜡类润滑剂，因而有较高机械强度；由于材料密度因发泡而比现有的材料密度低很多，可以用于3D打印轻质泡沫物件；而且由于打印时膨胀的材料堆积速率比不膨胀的快得多，在打印精度允许的情况下，可以快速3D打印 ；而且在外加能量输入或直接加热下，可以按目标设计结构发生发泡膨胀，使3D打印制品按照预定方案自动变形至目标设计结构的最终制品，也即该材料适用于4D打印；因为该材料可以发泡膨胀，可以打印尺寸大于打印机腔体的物件，填充比打印线材大得多的空间，尤其是在3D打印笔中的应用；可以通过微发泡，可以在没有明显体积膨胀的情况下，减少或消除成型物件的收缩及内应力。
附图说明
图1、本发明材料的3D打印制品的结构示意图。
图2、本发明材料的3D打印制品发泡后形成的最终制品的结构示意图。
图3、本发明材料膨胀前后测量对照表。
附图标记：10、不可膨胀部分，20、可膨胀部分，30、最终变形状态。
具体实施方式
下面结合说明书附图和优选实施例对本发明技术内容进行详细说明。
本发明的一个目的在于提供一种智能高分子材料，其特征在于，包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%-5%的发泡剂和重量百分比0.01-5%的加工助剂，所述加工助剂包括蜡类润滑剂，其中发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括所述热塑性聚合物为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物（ABS）、聚乳酸（PLA）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚甲醛（POM）和聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）中的一种或几种的组合，所述发泡剂为碳酸铵、偶氮二异丁氰（AIBN）、二亚硝基五次甲基四胺、4，4’-氧代双本磺酰肼（OBSH）、偶氮二甲酰胺（AC或ADC）、5-苯基四唑（5PT）、微球发泡剂和碳酸氢钠中的一种或几种的组合，所述蜡类润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、氯化石蜡、聚丙烯蜡的一种或几种的组合。
进一步地，本发明的智能高分子材料，所述加工助剂还包括抗氧剂、耐热改性剂和导电填料中的一种或几种的组合。当然还可以添加粉状或纤维状填料，比如粉状成分:碳酸钙、滑石粉、云母粉、粘土、晶须、玻璃粉等；纤维成分：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维，用于增强材料的强度和刚性、降低成本。
进一步地，本发明的智能高分子材料，所述热塑性聚合物为ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺或高温膨胀微球或5-苯基四唑，所述蜡类润滑剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡，所述耐热改性剂为聚酰亚胺树脂，所述导电填料为导电炭黑，其中所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。所述导电填料也可以作为微波吸收剂。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括100份重量份的ABS、0.1-3份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂1010，为在熔融沉积成型期间膨胀的材料，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯、3-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂1010，为熔融沉积成型后膨胀的材料，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材。
进一步地，本发明的智能高分子材料，包括100份重量份的ABS、5-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或微球发泡剂或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，为熔融沉积成型后膨胀的材料，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材。
本发明的另一目的在于提供一种制备智能高分子材料的方法，所述方法包括如下步骤：
将发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料混合1-300分钟，通过双螺杆挤出机混合塑化并在加工温度160-200℃下进入挤出模具拉丝，拉出的丝为直接用于3D打印的智能高分子材料长丝；
其中所述原料包括：包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%-5%的发泡剂和重量百分比为0.01-5%的加工助剂，所述加工助剂包括蜡类润滑剂；原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度，打印温度为200-250℃；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度，打印温度为210-230℃。
进一步地，本发明的制备智能高分子材料的方法，所述方法包括如下步骤：
将发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料混合1-300分钟，通过双螺杆挤出机混合塑化并在加工温度160-200℃下进入挤出模具拉丝，拉出的丝为直接用于3D打印的智能高分子材料长丝；
其中熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料的原料包括：100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材，为熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，其中加工温度低于打印温度，打印温度为200-250℃，在能量输入下发泡膨胀，所述能量输入为与打印温度相应的热能；
其中熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料的原料包括：100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯、3-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或微球发泡剂或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，加工温度为160-200℃，通过螺杆工艺挤出呈线材，为熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度高于打印温度并低于热处理温度，打印温度为210-230℃，在能量输入下发泡膨胀，所述能量输入为电磁感应、射频、微波、红外线、可见光、超声波或热能。
本发明的再一目的在于提供一种利用智能高分子材料制备制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在FDM法3D打印的打印温度下，根据目标设计结构将权利要求1-7任一所述的智能膨胀高分子材料长丝和不可膨胀高分子材料长丝逐点逐层喷出得到3D打印制品，其中3D打印制品包括由智能膨胀高分子材料长丝形成3D打印制品的可膨胀部分和由不可膨胀高分子材料长丝形成3D打印制品的不可膨胀部分，其中可膨胀部分在能量输入下进行发泡膨胀，使3D打印制品形成最终制品，熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料打印温度为200-250℃，所述能量输入为与打印温度相应的热能，熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料的打印温度为210-230℃，所述能量输入为电磁感应、射频、微波、红外线、可见光、超声波或热能。比如熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料打印温度为200-250℃，所述能量输入为与打印温度相应的热能，膨胀温度为200-250℃，膨胀时间为0.01-10S；熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料可以为微波炉加热1-10分钟或热处理温度240-300℃下加热1-30分钟，膨胀温度为240-260℃，膨胀时间为0.01-100S。
实施例1：在沉积时膨胀
线材制造：
混合以下组份（按重量）：
ABS 100份
AC 1份
抗氧化剂1010 0.3份
在190℃下通过螺杆工艺挤出成线材。这个线材没有明显发泡。
线材使用：在220℃下用于FDM时，材料在离开喷嘴时膨胀，直接打印出膨胀材料。
实施例2：在沉积时膨胀
线材制造：
混合以下组份（按重量）：
PLA 100份
高温膨胀微球 1份
抗氧化剂1010 0.3份
在180℃下通过螺杆工艺挤出成线材。这个线材没有明显发泡。
线材使用：在200℃下用于FDM时，材料在离开喷嘴时膨胀，直接打印出膨胀材料。
实施例3：沉积后膨胀
线材制造：
混合以下组份（按重量）：
ABS 100份
耐热改性剂 10份
5PT 1份
抗氧化剂1010 0.3份
在200℃下通过螺杆工艺挤出成线材。这个线材没有明显发泡。
线材使用：在220℃下用于FDM时，材料在打印时没有明显发泡，打印出的模型在250℃烘箱中加热10分钟后发泡膨胀。
实施例4：沉积后膨胀
线材制造：
混合以下组份（按重量）：
ABS 100份
导电碳黑 10份
5PT 1份
抗氧化剂1010 0.3份
在200℃下通过螺杆工艺挤出成线材。这个线材没有明显发泡。
线材使用：在220℃下用于FDM时，材料在打印时没有明显发泡，打印出的模型在微波炉中加热2分钟后明显发泡膨胀。
实施例5：4D打印
按图1的设计进行3D打印，第一步用普通ABS打印图1的不可膨胀部分10，第二步用实施例3或4制造的线材打印可膨胀部分20。可膨胀部分20发泡膨胀至图2中所示最终变形状态30，整个物件按设计完成变形，其总长度超过3D打印机的腔体尺寸，无法直接打印出图2所示物件。
按图1的设计进行3D打印，第一步用普通ABS打印图1的不可膨胀部分10，第二步用实施例1或2制造的线材打印可膨胀部分20。然后在工业微波炉内加热60秒，可膨胀部分20材料发泡膨胀至图2中所示最终变形状态30，整个物件按设计完成变形，其总长度超过3D打印机的腔体尺寸，无法直接打印出图2所示物件。
实施例6：膨胀效果试验
采用真密度测量方法将相关实施例的材料放入真密度测量仪内，测量相关材料膨胀前后密度，测试结果参见图3膨胀前后密度测量对照表。其中，实施例1、2、3、4的材料膨胀前的密度分别为1.05、1.24、1.09、1.10，膨胀后的密度分别为0.45、0.8、0.20、0.20。结果显示，通过调整智能高分子材料的组分和配比以及相关温度和时间，能够控制智能高分子材料的膨胀率，得到相应膨胀率的智能高分子材料。
有益效果：本发明的智能高分子材料，不基于或仅用少量的蜡类润滑剂，因而有较高机械强度；由于材料密度因发泡而比现有的材料密度低很多，可以用于3D打印轻质泡沫物件；而且由于打印时膨胀的材料堆积速率比不膨胀的快得多，在打印精度允许的情况下，可以快速3D打印 ；而且在外加能量输入或直接加热下，可以按目标设计结构发生发泡膨胀，使3D打印制品按照预定方案自动变形至目标设计结构的最终制品，也即该材料适用于4D打印；因为该材料可以发泡膨胀，可以打印尺寸大于打印机腔体的物件，填充比打印线材大得多的空间，尤其是在3D打印笔中的应用；可以通过微发泡，可以在没有明显体积膨胀的情况下，减少或消除成型物件的收缩及内应力。

Claims (10)

1.一种智能高分子材料，其特征在于，包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%-5%的发泡剂和重量百分比0.01-65%的加工助剂，所述加工助剂包括重量百分比不超过5%的蜡类润滑剂，其中发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度。
2.根据权利要求1所述的智能高分子材料，其特征在于，包括所述热塑性聚合物为ABS、聚乳酸，聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚甲醛和PMMA聚甲基丙烯酸甲脂中的一种或几种的组合，所述发泡剂为碳酸铵、偶氮二异丁氰、二亚硝基五次甲基四胺、4，4’-氧代双本磺酰肼、偶氮二甲酰胺、5-苯基四唑、微球发泡剂和碳酸氢钠中的一种或几种的组合，所述蜡类润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、氯化石蜡、聚丙烯蜡的一种或几种的组合。
3.根据权利要求2所述的智能高分子材料，其特征在于，所述加工助剂还包括抗氧剂、耐热改性剂和导电填料中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求3所述的智能高分子材料，其特征在于，所述热塑性聚合物为ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺或高温膨胀微球或5-苯基四唑，所述蜡类润滑剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡，所述耐热改性剂为聚酰亚胺树脂，所述导电填料为导电炭黑，其中所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的智能高分子材料，其特征在于，包括100份重量份的ABS、0.1-3份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂1010，为在熔融沉积成型期间膨胀的材料，加工温度为160-200度，通过螺杆工艺挤出呈线材。
6.根据权利要求4所述的智能高分子材料，其特征在于，包括100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯、3-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂1010，为熔融沉积成型后膨胀的材料，加工温度为160-200度，通过螺杆工艺挤出呈线材。
7.根据权利要求1所述的智能高分子材料，其特征在于，包括100份重量份的ABS、5-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或微球发泡剂或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，为熔融沉积成型后膨胀的材料，加工温度为160-200度，通过螺杆工艺挤出呈线材。
8.一种制备权利要求1-7任一所述智能高分子材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料混合1-300分钟，通过双螺杆挤出机混合塑化并在加工温度160-200度下进入挤出模具拉丝，拉出的丝为直接用于3D打印的智能高分子材料长丝；
其中所述原料包括：包括热塑性聚合物、重量百分比为0.1%-5%的发泡剂和重量百分比为0.01-65%的加工助剂，所述加工助剂包括蜡类润滑剂；原料在加工温度下通过螺杆工艺挤出呈线材，对于需要在熔融沉积成型期间膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，而且加工温度低于打印温度，打印温度为200-250度；对于需要在熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度高于打印温度并低于热处理温度，而且加工温度低于打印温度，打印温度为210-230度。
9.根据权利要求8所述的制备智能高分子材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将发泡剂在发泡剂活化温度下活化，原料混合1-300分钟，通过双螺杆挤出机混合塑化并在加工温度160-200度下进入挤出模具拉丝，拉出的丝为直接用于3D打印的智能高分子材料长丝；
其中熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料的原料包括：100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或膨胀微球或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，加工温度为160-200度，通过螺杆工艺挤出呈线材，为熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度，其中加工温度低于打印温度，打印温度为200-250度，在能量输入下发泡膨胀，所述能量输入为与打印温度相应的热能；
其中熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料的原料包括：100份重量份的ABS或聚乳酸或聚酰胺或聚丙烯、3-30份重量份的耐热改性剂和/或1-20份重量份的导电炭黑，0.1-5份重量份的偶氮二甲酰胺或微球发泡剂或5-苯基四唑和0.3-6份重量份的抗氧化剂，加工温度为160-200度，通过螺杆工艺挤出呈线材，为熔融沉积成型后膨胀的材料，发泡剂活化温度低于打印温度高于打印温度并低于热处理温度，打印温度为210-230度，在能量输入下发泡膨胀，所述能量输入为电磁感应、射频、微波、红外线、可见光、超声波或热能。
10.一种利用智能高分子材料制备制品的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在FDM法3D打印的打印温度下，根据目标设计结构将权利要求1-7任一所述的智能膨胀高分子材料长丝和不可膨胀高分子材料长丝逐点逐层喷出得到3D打印制品，其中3D打印制品包括由智能膨胀高分子材料长丝形成3D打印制品的可膨胀部分和由不可膨胀高分子材料长丝形成3D打印制品的不可膨胀部分，其中可膨胀部分在能量输入下进行发泡膨胀，使3D打印制品形成最终制品，熔融沉积成型期间膨胀的智能高分子材料打印温度为200-250度，所述能量输入为与打印温度相应的热能；熔融沉积成型后膨胀的智能高分子材料的打印温度为210-230度，所述能量输入为电磁感应、射频、微波、红外线、可见光、超声波或热能。
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