CN112430339A - 碳纤维增强尼龙复合材料3d打印线材及其制备方法 - Google Patents

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CN112430339A CN202011319535.7A CN202011319535A CN112430339A CN 112430339 A CN112430339 A CN 112430339A CN 202011319535 A CN202011319535 A CN 202011319535A CN 112430339 A CN112430339 A CN 112430339A
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段满玉
翟建峰
朱军
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Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材及其制备方法。所述制备方法包括：先对碳纤维进行等离子体表面处理、硅烷偶联剂接枝等表面预处理，并将表面预处理的碳纤维制备形成碳纤维母粒；再将其与尼龙粒料混合均匀后输入双螺杆挤出机进行混合造粒，制得碳纤维增强尼龙复合材料；之后输入单螺杆挤出机进行料斗挤出、拉丝、绕盘，获得碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材。本发明结合等离子体表面处理和硅烷偶联剂接枝共同作用，物理吸附和化学反应双重作用使碳纤维表面包覆了一层硅烷偶联剂，大幅提高了树脂对碳纤维表面的界面结合；并且本发明的3D打印线材力学性能优异，打印件兼具碳纤维与塑料的优良性能，机械强度高、稳定性好。

Description

碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印线材，特别涉及一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材及其制备方法，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造，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。熔融沉积型(FDM)是目前3D打印最常用的工艺之一，具有操作简单、维护成本低、系统运行安全、原材料利用率高且材料寿命长的特点。3D打印最核心的技术是打印材料的开发，热塑性线材的性能直接影响着打印制品的成型效果，由于目前打印材料的强度和韧性不好，因此在工业上应用受限。
尼龙6(PA6)是一种应用广泛的工程塑料，具有优良的综合性能，但它吸水率大、干态和低温下抗冲击强度低、韧性差，且难以承受重载荷，从而限制了它的应用范围。因此通常采用增强、填充、共聚、分子复合等方法对PA6进行改性，利用碳纤维增强PA6制备的复合材料具有耐冲击性、耐热变形性优异，强度高，韧性好以及抗拉、抗弯性能优良等特点。
影响尼龙基复合材料力学性能的重要因素是碳纤维与尼龙的界面微观结构以及界面结合强度。因此，寻找一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材的制备方法，克服碳纤维与尼龙界面结合弱的不足，从而解决尼龙线材打印制品强度和韧性不好的问题，是业界研究人员长期以来一直努力的方向。
发明内容
为解决尼龙线材打印制品强度和韧性不好的问题，本发明旨在提供一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材及其制备方法，该方法解决了碳纤维与尼龙界面结合弱的问题，3D打印线材中的碳纤维含量精确可控，打印件兼具碳纤维与塑料的优良性能。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材的制备方法，其包括：
(1)对碳纤维进行表面预处理，所述表面预处理包括依次进行的等离子体表面处理和硅烷偶联剂接枝处理，所述等离子体表面处理的时间为1～5min；
(2)将步骤(1)所获表面预处理的碳纤维制备形成碳纤维母粒；
(3)将所述碳纤维母粒与尼龙粒料混合均匀，并输入双螺杆挤出机进行混合造粒，制得碳纤维增强尼龙复合材料；
(4)将所述碳纤维增强尼龙复合材料输入单螺杆挤出机进行料斗挤出、拉丝、绕盘，获得碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材。
在一些实施方案中，步骤(1)中，所述等离子体表面处理中用于产生等离子体的气体包括氧气、空气、氩气、氮气等中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述硅烷偶联剂接枝处理采用的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷等中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，步骤(3)中，所述双螺杆挤出机的工作参数包括：自喂料口至模头的温区温度设定分别为一区180～220℃，二区220～250℃，三区220～250℃，四区220～260℃，五区220～260℃，六区230～270℃，七区230～270℃，八区230～270℃，九区230～270℃，十区230～270℃，机头温度为240～270℃。
在一些实施方案中，步骤(4)中，所述单螺杆挤出机的工作参数包括：自喂料口至模头的温区温度设定分别为一区200～230℃，二区220～240℃，三区220～240℃，机头温度为220～240℃。
本发明实施例还提供了由前述任一种方法制备的碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材，其拉伸强度达到85MPa以上，断裂伸长率为6.0～7.1％，抗冲击韧性为3.0～4.5MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)对比传统的气相氧化处理、液相氧化处理、表面涂层处理等方法，本发明采用等离子体表面处理具有高效、环保、对纤维损伤小、易于连续化生产等优点，等离子处理引入的极性官能团大大改善了碳纤维表面的化学惰性和疏水性；
2)同时，本发明预处理过的碳纤维表面被等离子体刻蚀，粗糙度大，比表面积大，物理吸附和化学反应双重作用使碳纤维表面包覆了一层硅烷偶联剂，大幅提高了树脂对碳纤维表面的界面结合，从而改善了复合材料的力学性能；
3)本发明制备的3D打印线材中碳纤维含量精确可控，3D打印线材力学性能优异，制备方法简便，易于实施，打印件兼具碳纤维与塑料的优良性能，打印的产品机械强度高、稳定性好，为3D打印提供了更多的线材选择。
具体实施方式
为解决尼龙线材打印制品强度和韧性不好的问题，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，其主要是提供一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材的制备方法，该方法解决了碳纤维与尼龙界面结合弱的问题，3D打印线材中的碳纤维含量精确可控，打印件兼具碳纤维与塑料的优良性能。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材的制备方法，其包括：
(1)对碳纤维进行表面预处理，所述表面预处理包括依次进行的等离子体表面处理和硅烷偶联剂接枝处理，所述等离子体表面处理中用于产生等离子体的气体有氧气、空气、氩气、氮气等，所述等离子体表面处理的时间为1～5min；
(2)将步骤(1)所获表面预处理的碳纤维制备形成碳纤维母粒；
(3)将所述碳纤维母粒与尼龙粒料混合均匀，并输入双螺杆挤出机进行混合造粒，制得碳纤维增强尼龙复合材料；
(4)将所述碳纤维增强尼龙复合材料输入单螺杆挤出机进行料斗挤出、拉丝、绕盘，获得碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材。
进一步地，等离子体的温度会达到几万，但是反应体系温度很低，一般是常温或室温。
在一些实施方案中，步骤(1)中，所述硅烷偶联剂接枝处理采用的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些实施方案中，所述等离子体表面处理中用于产生等离子体的气体有氧气、空气、氩气、氮气等，处理时间1-5min。对比传统的气相氧化处理、液相氧化处理、表面涂层处理等方法，本发明采用等离子体表面处理具有高效、环保、对纤维损伤小、易于连续化生产等优点，等离子处理引入的极性官能团大大改善了碳纤维表面的化学惰性和疏水性。
进一步地，预处理过的碳纤维表面被等离子体刻蚀，粗糙度大，比表面积大，物理吸附和化学反应双重作用使碳纤维表面包覆了一层硅烷偶联剂，大幅提高了树脂对碳纤维表面的界面结合，从而改善了复合材料的力学性能。
在一些实施方案中，步骤(1)中，在进行所述等离子体表面处理之前，先对碳纤维进行水洗处理，亦即，所述表面预处理包括依次进行的碳纤维表面水洗、等离子体表面处理、硅烷偶联剂接枝处理。
进一步地，所述水洗处理采用的洗涤剂包括水，洗涤的次数为2～3次。
在一些实施方案中，步骤(1)中，所述碳纤维为短切碳纤维，所述短切碳纤维的长度为50～300目。
在一些较为具体的实施例中，碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材的制备方法包括：先将短切碳纤维进行表面预处理，然后用PEG或PVP作载体将预处理后的碳纤维制成高分散高含量碳纤维母粒，再将碳纤维母粒与尼龙粒料按比例混合加入双螺杆挤出机进行混合造粒，所得复合材料粒料加入单螺杆挤出机的料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材。
在一些实施方案中，步骤(2)中，所述高含量碳纤维母粒的制备方法包括：先将步骤(1)所获表面预处理的碳纤维、载体、分散剂和溶剂混合均匀形成浆料，再将所获浆料干燥至膏状，之后用单螺杆造粒机进行造粒，制得所述碳纤维母粒。
在一些实施方案中，所述载体包括PEG-2000、PEG-4000、PVP-K30、PVP-K60、PVP-K90、PVP-K120等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些实施方案中，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步地，所述溶剂包括水、乙醇等，但不限于此。
进一步地，所述表面预处理的碳纤维、载体与分散剂的质量比为(80～97):(2～15):(1～5)。
在一些实施方案中，步骤(3)中，所述碳纤维母粒与尼龙粒料的比例可以在宽的范围内选择，所述碳纤维母粒与尼龙粒料的质量比为(5～40)：(60～95)。
在一些实施方案中，步骤(3)和(4)中，单、双螺杆挤出机自喂料口至模头的温区温度可以在宽的范围内选择，所述双螺杆挤出机的工作参数包括：自喂料口至模头的温区温度设定分别为一区180～220℃，二区220～250℃，三区220～250℃，四区220～260℃，五区220～260℃，六区230～270℃，七区230～270℃，八区230～270℃，九区230～270℃，十区230～270℃，机头温度为240～270℃。
进一步地，步骤(4)中，所述单螺杆挤出机的工作参数包括：自喂料口至模头的温区温度设定分别为一区200～230℃，二区220～240℃，三区220～240℃，机头温度为220～240℃。
本发明实施例的另一个方面还提供了由前述任一种方法制备的碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材，其拉伸强度达到85MPa以上，断裂伸长率为6.0～7.1％，抗冲击韧性为3.0～4.5MPa。
综述之，本发明制备的3D打印线材中碳纤维含量精确可控，3D打印线材力学性能优异，制备方法简便，易于实施，打印件兼具碳纤维与塑料的优良性能，打印的产品机械强度高、稳定性好，为3D打印提供了更多的线材选择。
以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的解释说明，但本发明并不局限于此。但是，应当理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
(1)将长度为50目的碳纤维用去离子水清洗三遍，再置于等离子体反应器在氧气气氛中处理1min，然后将氧化处理后的碳纤维浸泡于硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)水解液中，滤出，干燥，即可得到表面预处理过的碳纤维短棒；
(2)先将表面预处理的碳纤维、PEG-2000、十二烷基苯磺酸钠和水混合均匀形成浆料，再将浆料干燥至膏状，最后用单螺杆造粒机进行造粒，制备成高含量碳纤维母粒；
(3)将10重量份的碳纤维母粒与90重量份的尼龙粒料搅拌均匀，加入双螺杆挤出机进行混合造粒，制备碳纤维增强尼龙复合材料，挤出机温度设定为：一区180℃，二区230℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区260℃，七区260℃，八区260℃，九区260℃，十区260℃，机头温度260℃；
(4)将碳纤维增强尼龙复合材料粒料加入单螺杆挤出机料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为A1)，挤出机温度设定为：一区220℃，二区240℃，三区240℃，机头温度240℃。
实施例2
(1)将长度为100目的碳纤维用去离子水清洗三遍，再置于等离子体反应器在空气气氛中处理2min，然后将氧化处理后的碳纤维浸泡于硅烷偶联剂(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)水解液中，滤出，干燥，即可得到表面预处理过的碳纤维短棒；
(2)先将表面预处理的碳纤维、PEG-4000、十二烷基硫酸钠和水混合均匀形成浆料，再将浆料干燥至膏状，最后用单螺杆造粒机进行造粒，制备成高含量碳纤维母粒；
(3)将20重量份的碳纤维母粒与80重量份的尼龙粒料搅拌均匀，加入双螺杆挤出机进行混合造粒，制备碳纤维增强尼龙复合材料，挤出机温度设定为：一区190℃，二区230℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区260℃，七区260℃，八区260℃，九区260℃，十区260℃，机头温度260℃；
(4)将碳纤维增强尼龙复合材料粒料加入单螺杆挤出机料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为A2)，挤出机温度设定为：一区220℃，二区240℃，三区240℃，机头温度240℃。
实施例3
(1)将长度为200目的碳纤维用去离子水清洗三遍，再置于等离子体反应器在氮气气氛中处理3min，然后将氧化处理后的碳纤维浸泡于硅烷偶联剂(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)水解液中，滤出，干燥，即可得到表面预处理过的碳纤维短棒；
(2)先将表面预处理的碳纤维、PVP-K30、硬脂酸钠和水混合均匀形成浆料，再将浆料干燥至膏状，最后用单螺杆造粒机进行造粒，制备成高含量碳纤维母粒；
(3)将30重量份的碳纤维母粒与70重量份的尼龙粒料搅拌均匀，加入双螺杆挤出机进行混合造粒，制备碳纤维增强尼龙复合材料，挤出机温度设定为：一区200℃，二区230℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区260℃，七区260℃，八区260℃，九区260℃，十区260℃，机头温度260℃；
(4)将碳纤维增强尼龙复合材料粒料加入单螺杆挤出机料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为A3)，挤出机温度设定为：一区220℃，二区240℃，三区240℃，机头温度240℃。
实施例4
(1)将长度为300目的碳纤维用去离子水清洗三遍，再置于等离子体反应器在氩气气氛中处理4min，然后将氧化处理后的碳纤维浸泡于硅烷偶联剂(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)水解液中，滤出，干燥，即可得到表面预处理过的碳纤维短棒；
(2)先将表面预处理的碳纤维、PVP-K60、十二烷基苯磺酸钠和乙醇混合均匀形成浆料，再将浆料干燥至膏状，最后用单螺杆造粒机进行造粒，制备成高含量碳纤维母粒；
(3)将5重量份的碳纤维母粒与95重量份的尼龙粒料搅拌均匀，加入双螺杆挤出机进行混合造粒，制备碳纤维增强尼龙复合材料，挤出机温度设定为：一区210℃，二区230℃，三区230℃，四区240℃，五区240℃，六区260℃，七区260℃，八区260℃，九区260℃，十区260℃，机头温度260℃；
(4)将碳纤维增强尼龙复合材料粒料加入单螺杆挤出机料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为A4)，挤出机温度设定为：一区220℃，二区240℃，三区240℃，机头温度240℃。
实施例5
(1)将长度为80目的碳纤维用去离子水清洗三遍，再置于等离子体反应器在氧气气氛中处理3min，然后将氧化处理后的碳纤维浸泡于硅烷偶联剂(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)水解液中，滤出，干燥，即可得到表面预处理过的碳纤维短棒；
(2)先将表面预处理的碳纤维、PVP-K90、十二烷基苯磺酸钠和乙醇混合均匀形成浆料，再将浆料干燥至膏状，最后用单螺杆造粒机进行造粒，制备成高含量碳纤维母粒；
(3)将40重量份的碳纤维母粒与60重量份的尼龙粒料搅拌均匀，加入双螺杆挤出机进行混合造粒，制备碳纤维增强尼龙复合材料，挤出机温度设定为：一区200℃，二区220℃，三区220℃，四区220℃，五区220℃，六区230℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，十区230℃，机头温度240℃；
(4)将碳纤维增强尼龙复合材料粒料加入单螺杆挤出机料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为A5)，挤出机温度设定为：一区200℃，二区220℃，三区220℃，机头温度220℃。
实施例6
(1)将长度为150目的碳纤维用去离子水清洗两遍，再置于等离子体反应器在空气气氛中处理5min，然后将氧化处理后的碳纤维浸泡于硅烷偶联剂(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)水解液中，滤出，干燥，即可得到表面预处理过的碳纤维短棒；
(2)先将表面预处理的碳纤维、PVP-K120、十二烷基苯磺酸钠和乙醇混合均匀形成浆料，再将浆料干燥至膏状，最后用单螺杆造粒机进行造粒，制备成高含量碳纤维母粒；
(3)将20重量份的碳纤维母粒与80重量份的尼龙粒料搅拌均匀，加入双螺杆挤出机进行混合造粒，制备碳纤维增强尼龙复合材料，挤出机温度设定为：一区220℃，二区250℃，三区250℃，四区260℃，五区260℃，六区270℃，七区270℃，八区270℃，九区270℃，十区270℃，机头温度270℃；
(4)将碳纤维增强尼龙复合材料粒料加入单螺杆挤出机料斗挤出、拉丝、绕盘，制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为A6)，挤出机温度设定为：一区230℃，二区230℃，三区230℃，机头温度230℃。
对比例1
按照实施例1的方法进行制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为B1)，不同之处在于：未进行步骤(1)中对50目碳纤维的表面预处理。
对比例2
按照实施例1的方法进行制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为B2)，不同之处在于，步骤(1)包括：将长度为50目的碳纤维用去离子水清洗三遍，然后浸泡于硅烷偶联剂水解液中，滤出，干燥(未进行等离子体表面处理)。
对比例3
按照实施例1的方法进行制备碳纤维增强尼龙3D打印线材(记为B3)，不同之处在于，步骤(1)包括：将长度为50目的碳纤维用去离子水清洗三遍，再置于等离子体反应器在氧气气氛中处理1min(未进行硅烷偶联剂接枝)。
检测例1
对上述实施例1-6和对比例1-3制备的3D打印线材进行拉伸强度、断裂伸长率和抗冲击韧性的测试，具体结果见表1。
表1实施例1-6和对比例1-3制备的3D打印线材的性能测试结果
Figure BDA0002792423310000081
Figure BDA0002792423310000091
通过上述实施例的检测结果得知，本发明提供的碳纤维增强尼龙3D打印线材具有优异的机械力学性能。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.一种碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材的制备方法，其特征在于包括：
(1)对碳纤维进行表面预处理，所述表面预处理包括依次进行的等离子体表面处理和硅烷偶联剂接枝处理，所述等离子体表面处理的时间为1～5min；
(2)将步骤(1)所获表面预处理的碳纤维制备形成碳纤维母粒；
(3)将所述碳纤维母粒与尼龙粒料混合均匀，并输入双螺杆挤出机进行混合造粒，制得碳纤维增强尼龙复合材料；
(4)将所述碳纤维增强尼龙复合材料输入单螺杆挤出机进行料斗挤出、拉丝、绕盘，获得碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述等离子体表面处理中用于产生等离子体的气体包括氧气、空气、氩气、氮气中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述硅烷偶联剂接枝处理采用的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在进行所述等离子体表面处理之前，先对碳纤维进行水洗处理；优选的，所述水洗处理采用的洗涤剂包括水，洗涤的次数为2～3次；
和/或，步骤(1)中，所述碳纤维为短切碳纤维，优选的，所述短切碳纤维的长度为50～300目。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括：先将步骤(1)所获表面预处理的碳纤维、载体、分散剂和溶剂混合均匀形成浆料，再将所获浆料干燥至膏状，之后用单螺杆造粒机进行造粒，制得所述碳纤维母粒。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述载体包括PEG-2000、PEG-4000、PVP-K30、PVP-K60、PVP-K90、PVP-K120中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述溶剂包括水和/或乙醇；
和/或，所述表面预处理的碳纤维、载体与分散剂的质量比为(80～97):(2～15):(1～5)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述碳纤维母粒与尼龙粒料的质量比为(5～40)：(60～95)。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述双螺杆挤出机的工作参数括：自喂料口至模头的温区温度设定分别为一区180～220℃，二区220～250℃，三区220～250℃，四区220～260℃，五区220～260℃，六区230～270℃，七区230～270℃，八区230～270℃，九区230～270℃，十区230～270℃，机头温度为240～270℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述单螺杆挤出机的工作参数括：自喂料口至模头的温区温度设定分别为一区200～230℃，二区220～240℃，三区220～240℃，机头温度为220～240℃。
10.由权利要求1-9中任一项所述方法制备的碳纤维增强尼龙复合材料3D打印线材，其拉伸强度在85MPa以上，断裂伸长率为6.0～7.1％，抗冲击韧性为3.0～4.5MPa。
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