3d打印用聚丙烯復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種3D打印用聚丙烯復合材料及其制備方法，該復合材料的制備方法為將3-氨丙基三乙氧基硅烷與丙烯酸-2，3-環(huán)氧丙酯混合，加入硫代二丙酸二月桂酯，室溫攪拌，再依次加入淀粉、過氧化甲乙酮，室溫攪拌，然后加入聚丙烯顆粒，加熱攪拌，冷卻，得3D打印用聚丙烯復合材料。其中聚丙烯的含量為40~50%，3-氨丙基三乙氧基硅烷含量為5~20%，丙烯酸-2，3-環(huán)氧丙酯含量為5~20%，硫代二丙酸二月桂酯含量為10~30%，淀粉含量為1~3%，過氧化甲乙酮含量為2~5%。本發(fā)明制備的聚丙烯復合材料可在30^50°C的溫度范圍內(nèi)進行3D打印，不會堵塞3D打印機噴頭制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應用。
【專利說明】3D打印用聚丙烯復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種3D打印用聚丙烯復合材料及其制備方 法。

【背景技術】
[0002] 三維印刷即快速成形技術的一種，它是一種數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金 屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。過去其常在模具制造、工 業(yè)設計等領域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。特別是一些高價值應 用（比如髖關節(jié)或牙齒，或一些飛機零部件)已經(jīng)有使用這種技術打印而成的零部件。"三維 打印"意味著這項技術的普及。與傳統(tǒng)技術相比，三維打印技術還擁有如下優(yōu)勢：通過摒棄 生產(chǎn)線而降低了成本；大幅減少了材料浪費；而且，它還可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術無法制 造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼或熱交換器；另外，在具有良好設計概念 和設計過程的情況下，三維打印技術還可以簡化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價地生產(chǎn)出 單個物品。
[0003] 聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結晶的聚合物，是目前所有塑料中最輕的品 種之一。它對水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為〇. 01%。，制品表面光澤好，易于著色。聚 丙烯的結晶度高，結構規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學性能。聚丙烯力學性能的絕對值高于聚乙 烯，其拉伸強度可達到30 MPa，等規(guī)指數(shù)較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度，但隨等規(guī)指數(shù) 的提高，材料的沖擊強度有所下降，但下降至某一數(shù)值后不再變化。聚丙烯的化學穩(wěn)定性很 好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其它各種化學試劑都比較穩(wěn)定，它有較高的介電系數(shù)， 且隨溫度的上升，可以用來制作受熱的電器絕緣制品。它的擊穿電壓也很高，適合用作電器 配件等?？闺妷骸⒛碗娀⌒院谩?br> [0004] 本發(fā)明制備的復合材料可制成各種功能性的薄膜、涂層和復合材料，在信息材料、 能源材料以及生物醫(yī)用材料等領域獲得應用，市場前景廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明屬于復合材料【技術領域】，涉及一種3D打印用聚丙烯復合材料及其制備方 法。該聚丙烯復合材料的制備方法的特征為將3-氨丙基三乙氧基硅烷與丙烯酸-2, 3-環(huán) 氧丙酯混合，加入硫代二丙酸二月桂酯，室溫攪拌，再依次加入淀粉、過氧化甲乙酮，室溫攪 拌，然后加入聚丙烯顆粒，加熱攪拌，冷卻，得3D打印用聚丙烯復合材料。本發(fā)明制備的聚 丙烯復合材料應用領域廣泛，包括：微電子器件、光電子器件、多通道傳感器件等，特別適用 于需要較低溫度的制程工藝。
[0006] 本發(fā)明提出的3D打印用聚丙烯復合材料，其特征在于： ①由下列重量比的原料組成： 聚丙烯 40?50%， 3_氨丙基三乙氧基硅烷 5?20%， 丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯 5?20%， 硫代二丙酸二月桂酯 ΚΓ30%， 淀粉 1?3%， 過氧化甲乙酮 2飛％。
[0007] ②制備步驟如下： 1) 將粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒； 2) 按重量配比稱取原料； 3) 在氮氣氛圍下，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯混合，加入硫代 二丙酸二月桂酯，室溫攪拌ΚΓ30分鐘，再依次加入淀粉、過氧化甲乙酮，室溫攪拌3(Γ60分 鐘，然后加入聚丙烯顆粒，加熱至5(T60°C，攪拌3(Γ60分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙 烯復合材料。
[0008] 將該材料在3(T50°C進行3D打印，測試成型后材料的密度、拉伸強度、收縮率及介 電常數(shù)。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：（1)將聚丙烯制成10(Γ120目的微小顆粒，使聚丙烯與3-氨 丙基三乙氧基硅烷、丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯、硫代二丙酸二月桂酯等復合，添加淀粉、過氧 化甲乙酮等輔助劑，配置成具有一定粘度的復合材料，在5(T60°C的溫度范圍內(nèi)進行3D打 印，復合材料固化成型，得3D打印產(chǎn)品，可用于微電子器件、光電子器件、多通道傳感器件 等的制備。（2)本發(fā)明制備的3D打印材料是一種流體材料，打印過程不會堵塞3D打印機噴 頭，適用于現(xiàn)有的多數(shù)3D打印機。（3)制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低，便于推廣和應用。

【具體實施方式】
[0010] 下面通過實施例進一步描述本發(fā)明 實施例1 將50g粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將5g 3-氨丙基三乙氧基硅烷與30g硫代二丙酸二月桂酯混合，加入Ig淀粉，室溫攪拌30分鐘， 再依次加入2g過氧化甲乙酮、12g丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯，室溫攪拌30分鐘，然后加入50g 聚丙烯顆粒，加熱至60°C，攪拌30分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙烯復合材料。
[0011] 將該材料在50°C進行3D打印，成型后材料的密度為0. 93g/cm3，拉伸強度為 33MPa，收縮率為2. 12%，介電常數(shù)為3. 1。
[0012] 實施例2 將40g粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將20g 3-氨丙基三乙氧基硅烷與12g硫代二丙酸二月桂酯混合，加入3g淀粉，室溫攪拌10分鐘， 再依次加入5g過氧化甲乙酮、20g丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯，室溫攪拌60分鐘，然后加入40g 聚丙烯顆粒，加熱至50°C，攪拌60分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙烯復合材料。
[0013] 將該材料在30 °C進行3D打印，成型后材料的密度為0. 96g/cm3，拉伸強度為 38MPa，收縮率為1.81%，介電常數(shù)為3. 3。
[0014] 實施例3 將45g粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將17g 3-氨丙基三乙氧基硅烷與IOg硫代二丙酸二月桂酯混合，加入3g淀粉，室溫攪拌20分鐘， 再依次加入5g過氧化甲乙酮、20g丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯，室溫攪拌45分鐘，然后加入45g 聚丙烯顆粒，加熱至50°C，攪拌45分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙烯復合材料。
[0015] 將該材料在40°C進行3D打印，成型后材料的密度為0. 91g/cm3,拉伸強度為 35MPa，收縮率為1. 92%，介電常數(shù)為3. 1。
[0016] 實施例4 將45g粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將15g 3-氨丙基三乙氧基硅烷與29g硫代二丙酸二月桂酯混合，加入2g淀粉，室溫攪拌15分鐘， 再依次加入4g過氧化甲乙酮、5g丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯，室溫攪拌40分鐘，然后加入45g 聚丙烯顆粒，加熱至60°C，攪拌45分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙烯復合材料。
[0017] 將該材料在45 °C進行3D打印，成型后材料的密度為0. 88g/cm3，拉伸強度為 32MPa，收縮率為1.97%，介電常數(shù)為3.0。
[0018] 實施例5 將40g粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒；在氮氣氛圍下，將18g 3-氨丙基三乙氧基硅烷與27g硫代二丙酸二月桂酯混合，加入3g淀粉，室溫攪拌20分鐘， 再依次加入2g過氧化甲乙酮、IOg丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯，室溫攪拌50分鐘，然后加入45g 聚丙烯顆粒，加熱至60°C，攪拌40分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙烯復合材料。
[0019] 將該材料在50 °C進行3D打印，成型后材料的密度為0. 94g/cm3，拉伸強度為 39MPa，收縮率為2. 17%，介電常數(shù)為3. 1。
【權利要求】
1. 一種3D打印用聚丙烯復合材料，其特征在于：由下列重量比的原料組成： 聚丙烯 40?50%， 3_氨丙基三乙氧基硅烷 5?20%， 丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯 5?20%， 硫代二丙酸二月桂酯 ΚΓ30%， 淀粉 1?3%， 過氧化甲乙酮 2飛％。
2. -種3D打印用聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于：其步驟如下： 1) 將粘均分子量為8-15萬的聚丙烯粉碎成10(Γ120目的顆粒； 2) 按重量配比稱取原料； 3) 在氮氣氛圍下，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與丙烯酸-2, 3-環(huán)氧丙酯混合，加入硫代 二丙酸二月桂酯，室溫攪拌ΚΓ30分鐘，再依次加入淀粉、過氧化甲乙酮，室溫攪拌3(Γ60分 鐘，然后加入聚丙烯顆粒，加熱至5(T60°C，攪拌3(Γ60分鐘，冷卻至室溫，得3D打印用聚丙 烯復合材料。
【文檔編號】C08F220/32GK104211876SQ201410424558
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發(fā)有限公司