一种改性增强3D打印用热塑性聚氨酯复合材料

摘要

本发明公开了一种改性增强3D打印用热塑性聚氨酯复合材料，其由以下重量份计的原料组成：聚氨酯90~100份，复合无机填料5~10份，石墨烯量子点及多孔石墨烯，光稳定剂0.1~1份，偶联剂5~10份，流平剂0.1~2份，分散润滑剂1~6份和抗氧剂0.1~1份；其中，所述石墨烯量子点占聚氨酯的重量百分比为0.5~1%，所述多孔石墨烯占聚氨酯的重量百分比为0.5~2%。制得的所述热塑性聚氨酯复合材料具有良好的柔韧性和优异的力学性能，进一步拓宽了3D打印的应用范围，如可用于3D打印技术中的选择性激光烧结技术、熔融沉积技术、光固化成型技术或分层实体制造技术；通过添加复合无机填料的改善了热塑性聚氨酯的激光烧结性能，并通过多次试验获得科学配比，实现较佳的3D打印制品的力学性能。

主权项

一种改性增强3D打印用热塑性聚氨酯复合材料，其由以下重量份计的原料组成：聚氨酯90~100份，复合无机填料5~10份，，石墨烯量子点及多孔石墨烯，光稳定剂0.1~1份，偶联剂5~10份，流平剂0.1~2份，分散润滑剂1~6份和抗氧剂0.1~1份；其中，所述复合无机填料由石墨烯/SiO₂复合填料和多壁碳纳米管/碳酸钙复合填料按重量份比为5：3组成；所述石墨烯量子点占聚氨酯的重量百分比为0.5~1%，所述多孔石墨烯占聚氨酯的重量百分比为0.5~2%；所述改性增强3D打印用热塑性聚氨酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）预处理聚氨酯原料：将聚氨酯原料粉碎成300目粉末，分散于纯水中，超声1小时后，边超声边微波辐照1小时；停止超声及微波辐照，洗涤，出料，干燥，即得预处理聚氨酯；（2）制备PU/填料母粒：将石墨烯/SiO₂复合填料超声搅拌分散于纯水中，得第一复合填料分散液，备用；将多壁碳纳米管/碳酸钙复合填料超声搅拌分散于纯水中，得第二复合填料分散液，备用；在加热温度下，将五分之三的预处理聚氨酯溶解于有机溶剂中，得到聚氨酯溶液，一分为三得第一份、第二份、第三份聚氨酯溶液，备用；恒温状态下，边高速搅拌边超声第一份聚氨酯溶液，滴加第一复合填料分散液，超声搅拌30~60min；继续滴加第二份聚氨酯溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加第二复合填料分散液，超声搅拌30~60min；继续滴加第三份聚氨酯溶液，超声搅拌30~60min；继续滴加石墨烯量子点溶液，超声搅拌30~60min，得到填料聚氨酯混合液；将填料聚氨酯混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200～300ml/min的速度将填料聚氨酯混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PU/填料母粒；（3）制备PU/多孔石墨烯母粒：将多孔石墨烯超声搅拌分散于纯水中，得多孔石墨烯分散液，备用；在加热温度下，将五分之一的预处理聚氨酯溶解于有机溶剂中，得到聚氨酯溶液；恒温状态下，边高速搅拌边超声聚氨酯溶液，滴加多孔石墨烯分散液，超声搅拌30~60min，得到石墨烯聚氨酯混合液；将石墨烯聚氨酯混合液通入喷雾干燥器的贮备槽中，以200~300ml/min的速度将石墨烯聚氨酯混合液喷射到喷雾干燥器中，干燥得PU/多孔石墨烯母粒；（4）将剩余预处理聚氨酯，PU/填料母粒，PU/多孔石墨烯母粒，将光稳定剂，偶联剂，流平剂，分散润滑剂和抗氧剂熔融混合后加入到机械研磨粉碎机中，粉碎后得到平均粒径为30~40μm的聚氨酯复合材料粉末。