CN115286887A - 一种3d打印导电线材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了3D打印领域的一种3D打印导电线材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：步骤一：将聚乙烯醇原料与玛瑙珠混合后，球磨机球磨12h，原料粉碎后停止，得到聚乙烯醇粉末；步骤二：将炭黑和聚乙烯醇粉末混合，在球磨机中球磨6h，直到材料完全混合均匀；步骤三：将混合均匀的粉末放入单螺杆挤出机中进行融熔挤出，得到3D打印导电线材。本发明制备的3D打印导电线材导电性能良好、水溶性好、安全环保，制备方法工艺简单、工序少、成本低、适合大规模生产；3D打印导电线材直径为1‑2mm，也可以根据需要生产出其他直径的导电线材；3D打印导电线材可以应用于储能、生物、电子设备等领域。
Description
技术领域
本发明属于3D打印领域，具体涉及一种3D打印导电线材的制备方法。
背景技术
3D打印也称增材制造，通过连续添加材料从几何表示中创建物理对象。与传统的减法制造方法(如挤压、模塑和注射成型)相比，3D打印具有可制造复杂形状产品、成型周期短、制造成本低、设计灵活性强等优点。3D打印技术起源于通过计算机辅助设计(CAD)绘图直接逐层制作三维结构的技术。如今，3D打印在全球得到广泛的应用。越来越多的用于大规模化定制。在农业、医疗保健、汽车工业和航空航天工特种生产任何类型的复杂结构。3D打印技术具有创新性的多功能技术舞台，给许多可能性带来了希望。
在3D打印技术中，熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling，FDM技术)是一种目前使用非常广泛的3D打印技术。熔融沉积建模工艺简单，不需要溶剂或胶水，并且大多数打印设备价格便宜且尺寸较小。在FDM制备过程中，通过计算机控制喷嘴的温度，热塑性材料通过驱动轮推动，在喷嘴处熔化后，材料熔液被挤压并沉积在面板或之前已经被冷却和固化的材料上。通过计算机的控制，由热塑材料层层堆叠形成最终产物。FDM技术中常用的大部分材料为热塑性材料、尼龙以及陶瓷等等。目前，3D打印线材存在类型少、功能有限、创新不足等等缺点，无法满足一些需要有特殊功能的产品，如具有导电性同时具有水溶性的线材。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种3D打印导电线材的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种3D打印导电线材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯醇原料与玛瑙珠混合后，球磨机以400r/min的转速球磨12h，原料粉碎后停止，得到聚乙烯醇粉末；
步骤二：将炭黑和聚乙烯醇粉末混合，在球磨机中以400r/min转速球磨6h，直到材料完全混合均匀；
步骤三：将混合均匀的粉末放入单螺杆挤出机中进行融熔挤出，得到3D打印导电线材。
优选地，所述步骤一中聚乙烯醇粉末的粒径为10～50目。
优选地，所述步骤二中炭黑、聚乙烯醇粉末按质量比为1:2～5进行混合。
优选地，所述步骤三中单螺杆挤出机的温度为155～170℃。
优选地，所述步骤三中3D打印导电线材的直径为1-2mm。
优选地，所述3D打印导电线材具有导电性和水溶性。
优选地，所述3D打印导电线材在80℃的水中浸泡时间大于5分钟溶解。
本发明的有益效果：
1、本发明制备的3D打印导电线材导电性能良好、水溶性好、安全环保，制备方法工艺简单、工序少、成本低、适合大规模生产；
2、本发明生产的3D打印导电线材直径为1-2mm，也可以根据需要生产出其他直径的导电线材；
3、本发明制备的3D打印导电线材可以应用于储能、生物、电子设备等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明3D打印导电线材的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明在于提供一种3D打印导电线材的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：将聚乙烯醇原料与玛瑙珠混合后用行星式球磨机以400r/min的转速球磨12h，直到原料粉碎，得到粒径为10-50目的聚乙烯醇粉末；
步骤二：将炭黑和聚乙烯醇粉末按质量比为1:4的比例混合，在球磨机中以400r/min的转速球磨6h，直到材料完全混合均匀；
步骤三：将混合均匀的粉末投入单螺杆挤出机进行熔融挤出，单螺杆挤出机的温度控制在155～170℃范围内，得到直径为1-2mm炭黑/PVA的3D打印导电线材。
为测其电学性能，打印了若干测试试样，将普通PVA线材3D打印的试样与本实例的3D打印导电线材得到的试样进行电学对比测试，对别结果如表1所示：
表1
在添加炭黑与聚乙烯醇的过程中，为了保证3D打印导电线材的导电性，加入炭黑的量要保持较高的数量，但炭黑过多可能会导致线材无法成型，难以用于3D打印，同时，炭黑添加过少又会造成3D打印线材的导电线材的导电性能差，因此在投料时需要把握好两者之间的比例，达到线材良好导电性能和同时也要兼顾线材的力学性能，保证可打印。
实施例2：
本发明在于提供一种3D打印导电线材的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：将原料聚乙烯醇与玛瑙珠混合后用行星式球磨机以400r/min的转速球磨12h，直到原料粉碎，得到粒径小于10-50目以下的聚乙烯醇粉末；
步骤二：将炭黑和聚乙烯醇粉末按质量比为1:3的比例混合，在球磨机中以400r/min的转速球磨6h，直到材料完全混合均匀；
步骤三：将混合均匀的粉末投入单螺杆挤出机中进行熔融挤出，单螺杆挤出机的温度控制在155～170℃的范围内，得到直径为1-2mm的炭黑/PVA3D打印导电线材。
进行扫描电镜测试，分析表面形貌，如图1所示。
根据炭黑与聚乙烯醇的扫描电镜图可知，导电填料炭黑粒子与聚合物聚乙烯醇形成了良好的共连续结构，证明炭黑在聚合物聚乙烯醇中分散性较好，单螺杆挤出机熔融挤出的导电线材比较均匀。
实施例3：
本发明在于提供一种3D打印导电线材的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：将原料聚乙烯醇与玛瑙珠混合后用行星式球磨机以400r/min的转速球磨12h，直到原料粉碎，得到粒径小于10-50目以下的聚乙二烯粉末；
步骤二：将炭黑和聚乙烯醇粉末按质量比为1:2的比例混合，在球磨机中以400r/min转速球磨6h，直到材料完全混合均匀；
步骤三：将混合均匀的粉末投入单螺杆挤出机中进行熔融挤出，单螺杆挤出机的温度控制在155～170℃的范围内，得到直径为1-2mm的炭黑/PVA3D打印导电线材。
进行水溶性测试，将单螺杆挤出机挤出的线材放入70～80℃水中，观察其水溶性，炭黑/PVA3D打印导电线材在80℃的水中具有很强的水溶性，浸泡5分钟时线材就可以基本溶解。
使用实施例2、3制备的3D打印导电线材进行3D打印，得到的试样均导电，水溶性也与实施1相似。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一：将聚乙烯醇原料与玛瑙珠混合后，球磨机以400r/min的转速球磨12h，原料粉碎后停止，得到聚乙烯醇粉末；
步骤二：将炭黑和聚乙烯醇粉末混合，在球磨机中以400r/min转速球磨6h，直到材料完全混合均匀；
步骤三：将混合均匀的粉末放入单螺杆挤出机中进行融熔挤出，得到3D打印导电线材。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述步骤一中聚乙烯醇粉末的粒径为10～50目。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述步骤二中炭黑、聚乙烯醇粉末按质量比为1:2～5进行混合。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述步骤三中单螺杆挤出机的温度为155～170℃。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述步骤三中3D打印导电线材的直径为1-2mm。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述3D打印导电线材具有导电性和水溶性。
7.根据权利要求6所述的一种3D打印导电线材的制备方法，其特征在于，所述3D打印导电线材在80℃的水中浸泡时间大于5分钟溶解。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115180623A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-14 | 南京信息工程大学 | 一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用 |
| CN115609224A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-01-17 | 万达集团股份有限公司 | 一种海缆修复装置及其修复方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109982828A (zh) * | 2016-10-18 | 2019-07-05 | 株式会社可乐丽 | 具有低乙酸钠含量的聚乙烯醇在3d打印方法中的用途 |
| CN111234430A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-06-05 | 四川大学 | 用于选择性激光烧结的聚乙烯醇基复合粉体及其制备方法 |
| US20220200006A1 (en) * | 2019-04-26 | 2022-06-23 | Denka Company Limited | Slurry including carbon black, electrode paste, method for producing electrode, and method for producing secondary battery |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109982828A (zh) * | 2016-10-18 | 2019-07-05 | 株式会社可乐丽 | 具有低乙酸钠含量的聚乙烯醇在3d打印方法中的用途 |
| US20220200006A1 (en) * | 2019-04-26 | 2022-06-23 | Denka Company Limited | Slurry including carbon black, electrode paste, method for producing electrode, and method for producing secondary battery |
| CN111234430A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-06-05 | 四川大学 | 用于选择性激光烧结的聚乙烯醇基复合粉体及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MOHAMMAD EBRAHIM IMANIAN，等: "Modeling and prediction of surface roughness and dimensional accuracy in SLS 3D printing of PVA/CB composite using the central composite design", vol. 75, pages 154 - 169, XP086963337, DOI: 10.1016/j.jmapro.2021.12.065 * |
| 顾月清，等: "《生物医学工程技术》", vol. 1, 中国医药科技出版社, pages: 231 - 34 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115180623A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-10-14 | 南京信息工程大学 | 一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用 |
| CN115609224A (zh) * | 2022-12-20 | 2023-01-17 | 万达集团股份有限公司 | 一种海缆修复装置及其修复方法 |
| CN115609224B (zh) * | 2022-12-20 | 2023-03-10 | 万达集团股份有限公司 | 一种海缆修复装置及其修复方法 |
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