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一種石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料的制作方法

文檔序號(hào):11933243閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料,其由以下重量份計(jì)的原料組成:聚乳酸40~50份、本體法ABS20~25份、乳液法ABS10~20份、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物5~10份、丁基三苯基溴化膦0.01~0.05份、復(fù)合填料5~10份、磁性復(fù)合材料15~30份、石墨烯量子點(diǎn)及多孔石墨烯;所述磁性復(fù)合材料由石墨烯/氧化鐵粉末和多壁碳納米管/釹鐵硼粉末按重量比3:2組成;所述復(fù)合填料由石墨烯/ SiO2復(fù)合填料與石墨烯/碳酸鈣復(fù)合填料按重量比3:1組成; 所述石墨烯量子點(diǎn)占聚乳酸的重量百分比為0.5~1%,所述多孔石墨烯占ABS總重量的重量百分比為0.1~2%;

所述ABS/PLA復(fù)合材料制備方法如下:

(1)預(yù)處理聚乳酸原料:將聚乳酸原料粉碎成300目粉末,分散于純水中,超聲1小時(shí)后,邊超聲邊微波輻照1小時(shí);停止超聲及微波輻照,洗滌,出料,干燥,即得預(yù)處理聚乳酸;

(2)制備PLA/填料母粒:將復(fù)合填料超聲攪拌分散于純水中,得復(fù)合填料溶液,備用;在加熱溫度下,將一半預(yù)處理聚乳酸溶解于有機(jī)溶劑中,得到聚乳酸溶液,一分為二得第一份、第二份聚乳酸溶液,備用;恒溫狀態(tài)下,邊高速攪拌邊超聲第一份聚乳酸溶液,滴加復(fù)合填料溶液,超聲攪拌30~60min;繼續(xù)滴加第二份聚乳酸溶液,超聲攪拌30~60min;繼續(xù)滴加石墨烯量子點(diǎn)溶液,超聲攪拌30~60min,得到填料聚乳酸混合液;將填料聚乳酸混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中,以200~300ml/min的速度將填料聚乳酸混合液噴射到噴霧干燥器中,干燥得PLA/填料母粒;

(3)制備PLA/磁粉母粒:將磁性復(fù)合材料超聲攪拌分散于純水中,得磁性復(fù)合物溶液,備用;在加熱溫度下,將另一半預(yù)處理聚乳酸溶解于有機(jī)溶劑中,得到聚乳酸溶液,一分為二得第三份、第四份聚乳酸溶液,備用;恒溫狀態(tài)下,邊高速攪拌邊超聲第三份聚乳酸溶液,滴加磁性復(fù)合物溶液,超聲攪拌30~60min;繼續(xù)滴加第四份聚乳酸溶液,超聲攪拌30~60min;繼續(xù)滴加石墨烯量子點(diǎn)溶液,超聲攪拌30~60min,得到磁粉聚乳酸混合液;將磁粉聚乳酸混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中,以200~300ml/min的速度將磁粉聚乳酸混合液噴射到噴霧干燥器中,干燥得PLA/磁粉母粒;

(4)制備石墨烯改性ABS母粒:在室溫下以1000~1500r/min的轉(zhuǎn)速條件下,向容器中陸續(xù)加入本體法ABS、乳液法ABS及多孔石墨烯,高速攪拌30~60min充分混合;將得到的混合物送入旋轉(zhuǎn)式噴嘴噴霧干燥器進(jìn)行噴霧干燥,進(jìn)口溫度185℃,通過(guò)噴霧干燥出口快速冷卻得到石墨烯改性ABS母粒;

(5)將PLA/填料母粒、PLA/磁粉母粒與石墨烯改性ABS母粒、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、丁基三苯基溴化膦混合,經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)于185℃下進(jìn)行熔融共混,制備出具有磁性特性的共連續(xù)ABS/PLA合金,再經(jīng)料條成型機(jī)制造改性的3D打印用ABS/PLA磁性復(fù)合材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料,其特征在于,所述石墨烯由以下方法制得:取一定量酸素石墨,在空氣中1000℃處理2小時(shí),然后在8%H2的氮?dú)浠旌蠚庵?100℃原位還原處理1.0小時(shí),再加入質(zhì)量比3%的聚乙二醇酯和質(zhì)量比5.0%的四羧酸二酐二萘,與水配成濃度為82.0%的漿體,先在功率為700W的超聲波輔助下進(jìn)行4000轉(zhuǎn)/min球磨10小時(shí),再調(diào)整至300W超聲波下進(jìn)行2000轉(zhuǎn)/min球磨5小時(shí),球磨后經(jīng)高速離心機(jī)10000轉(zhuǎn)/min分離,冷凍干燥,獲得石墨烯固體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料,其特征在于,石墨烯/SiO2復(fù)合填料制備方法如下:將石墨烯超聲攪拌分散于乙醇中;之后加入一定比例的水和氨水,攪拌均勻后加入正硅酸乙酯與石墨烯的質(zhì)量比為 1.6:1,調(diào)節(jié)pH值為9,反應(yīng)溫度為25℃,反應(yīng)4.2小時(shí),進(jìn)行離心并依次用丙酮和去離子水、去離子水清洗3次獲得沉淀;將該沉淀在90oC下干燥2h,以得到包覆有SiO2的石墨烯復(fù)合填料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料,其特征在于,石墨烯/碳酸鈣復(fù)合填料的制備方法如下:將1份石墨烯加入100ml去離子水中,在800kW超聲震動(dòng)和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得石墨烯分散液;將73份量子點(diǎn)碳酸鈣加入500ml去離子水中,在1300kW超聲震動(dòng)和1500r/min離心速度攪拌下分散300min后制得碳酸鈣分散液;在100kW超聲下往石墨烯分散液中緩慢滴加碳酸鈣分散液,超聲60min,然后抽濾、烘干,制得石墨烯/碳酸鈣復(fù)合填料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料,其特征在于,石墨烯/氧化鐵粉末的制備方法如下:將石墨烯加入100ml去離子水中,在800kW超聲震動(dòng)和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得石墨烯分散液;將氧化鐵粉末加入100ml去離子水中,在1300kW超聲震動(dòng)和1500r/min離心速度攪拌下分散300min后制得氧化鐵分散液;在200kW超聲下往石墨烯分散液中緩慢滴加氧化鐵分散液,超聲90min,然后抽濾、烘干,制得石墨烯/氧化鐵粉末。

6.所述石墨烯與氧化鐵的質(zhì)量比為1:3,氧化鐵為四氧化三鐵。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯改性的ABS/PLA磁性復(fù)合材料,其特征在于,多壁碳納米管/釹鐵硼粉末的制備方法如下:將多壁碳納米管加入100ml去離子水中,在800kW超聲震動(dòng)和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得多壁碳納米管分散液;將釹鐵硼粉末加入100ml去離子水中,在1300kW超聲震動(dòng)和1500r/min離心速度攪拌下分散300min后制得釹鐵硼分散液;在200kW超聲下往多壁碳納米管分散液中緩慢滴加釹鐵硼分散液,超聲90min,然后抽濾、烘干,制得多壁碳納米管/釹鐵硼粉末。

8.所述多壁碳納米管與釹鐵硼粉末的質(zhì)量比為1:2。

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