一种用于3d打印abs的增强增韧剂和abs复合材料及其生产方法
【专利摘要】本发明属于3D打印用高分子材料领域，具体涉及一种用于3D打印ABS的增强增韧剂和ABS复合材料及其生产方法，该增强增韧剂由以下重量份数的原料充分混合制成：碳纳米粉末15?30份；玻璃纤维4?8份；SBS树脂粉末7?12份；该ABS复合材料由以下重量份数的原料制成：ABS树脂粉40?60份；PLA树脂粉15?20份；增强增韧剂10?20份；抗氧剂0.2?0.7份；扩散剂5?10份。本发明提供的增强增韧剂用于和ABS树脂复合，可大幅度提高ABS材料的韧性及强度；本发明提供的ABS复合材料的强度及韧性有明显增强，同时其熔体在冷却过程中的收缩率减小至0.5％以下；本发明提供的ABS复合材料的组份中含有PLA树脂，可使ABS复合材料用于3D打印时，刺激气味减小。
【专利说明】
一种用于3D打印ABS的増强増韧剂和ABS复合材料及其生产 方法
技术领域
[0001] 本发明属于3D打印用高分子材料领域，具体涉及一种用于3D打印ABS的增强增韧 剂和ABS复合材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 3D打印，即快速成型技术的一种，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。3D打印技术一般应用在 模具制造及工业设计等领域，特别是应用于生产前的样品制造，而随着技术的发展，也逐渐 用于一些产品的直接制造。现有技术中，3D打印常用的塑胶材料的ABS材料，采用"层层叠 加，层间粘接"的制造方法，但是受限于材料本身的强度及粘结性能，打印出来的产品强度 不够，很容易出现破碎、开裂等问题，这样就极大的滞碍了 3D打印技术的发展。
[0003] 所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通 打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的"打印材 料"，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把"打印材料" 一层层 叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说，3D打印机是可以"打印"出真实的3D 物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所 以通俗地称其为"打印机"是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打 印十分相似。
[0004] 3D打印机打印出的产品的性能质量与打印材料的种类紧密相关，ABS材料是最早 使用也是最常用的一种3D打印材料。然而随着时间的推移，人们对3D打印质量要求的提高， ABS材料的一些问题逐渐凸显出来，最主要的就是ABS的韧性和强度不足及冷却过程中因收 缩率大造成的曲翘现象。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的不足，本发明提供一种用于3D打印ABS的增强增韧剂和ABS复合 材料及其生产方法，本发明提供增强增韧剂可有效提高作为3D打印耗材ABS的韧性和强度， 本发明提供的ABS材料的收缩率较小，冷却时不易曲翘。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由 以下重量份数的原料充分混合制成:碳纳米粉末15-30份;玻璃纤维4-8份;SBS树脂粉末7-12份。
[0007] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步优选或更具体的方案选 择。
[0008] 优选的，所述碳纳米粉末为碳黑、碳纳米管或石墨稀粉末，所述碳纳米粉末的粒径 为30_80nm。
[0009] 优选的，所述玻璃纤维的单丝直径为2_8μπι，长径比为6-10。
[0010] 优选的，所述SBS树脂粉末的粒径为10-20μπι。
[0011] 本发明还提供一种含有上述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量份数的原料 组成:ABS树脂粉40-60份;PLA树脂粉15-20份;增强增韧剂10-20份;抗氧剂0.2-0.7份;扩散 剂5-10份。
[0012] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步优选或更具体的方案选 择。
[0013] 优选的，所述ABS树脂粉的粒径为0 · 15-0 · 65μπι。
[0014] 优选的，所述PLA树脂粉的粒径为150-225μπι。
[0015] 优选的，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
[0016]优选的，所述扩散剂为亚甲基双萘磺酸钠。
[0017]本发明在上述技术方案的基础上，还提供一种制备上述ABS复合材料的方法，将所 述各物料按比例混合均匀，再于180-210°C下熔融挤出即得。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0019] (1)本发明提供的增强增韧剂用于和ABS树脂复合，可大幅度提高ABS材料的韧性 及强度，其中碳纳米粉末和玻璃纤维主要起强度增强作用，SBS树脂粉末的主要起增韧作 用。
[0020] (2)本发明提供的ABS复合材料的强度及韧性有明显增强，同时其熔体在冷却过程 中的收缩率减小至5%以下，适用于生广尚品质的的3D打印广品。
[0021 ] (3)本发明提供的ABS复合材料的组份中含有PLA树脂，PLA树脂不仅冷却过程中收 缩率小，同时其刺激气味小，本发明提供的含PLA树脂的ABS复合材料在用于3D打印时，属于 ABS树脂的刺激气味明显减小。
【具体实施方式】
[0022]以下结合【具体实施方式】对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
[0023] 实施例1
[0024] 一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成:粒径为30nm 的碳黑150g;单丝直径为2μπι、长径比为6的玻璃纤维40g;粒径为ΙΟμπι的SBS树脂粉末70g。 [0025] 实施例2
[0026] 一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成:粒径为65nm 的碳纳米管270g;单丝直径为5·6μπι、长径比为8.2的玻璃纤维658;粒径为15以111的385树脂粉 末 100g。
[0027] 实施例3
[0028] 一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成:粒径为80nm 的石墨烯270g;单丝直径为8μπι、长径比为10的玻璃纤维65g;粒径为20μπι的SBS树脂粉末 100g〇
[0029] 对比例1
[0030] 一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成:粒径为30nm 的碳黑50g;单丝直径为2μπι、长径比为6的玻璃纤维40g;粒径为ΙΟμπι的SBS树脂粉末70g。
[0031] 对比例2
[0032] 一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，由以下重量的原料充分混合制成:粒径为30nm 的碳黑150g;单丝直径为2μπι、长径比为6的玻璃纤维40g;粒径为ΙΟμπι的SBS树脂粉末30g。
[0033] 实施例4
[0034] -种含有实施例1所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成:粒径 为0·15μπι的ABS树脂粉400g;粒径为150μπι的PLA树脂粉150g;实施例1中的增强增韧剂100g; 亚磷酸酯类抗氧剂2g;亚甲基双萘磺酸钠扩散剂50g。
[0035] 实施例5
[0036] -种含有实施例2所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成:粒径 为0 · 42μπι的ABS树脂粉510g;粒径为200μπι的PLA树脂粉180g;实施例2中的增强增韧剂150g; 亚磷酸酯类抗氧剂5g;亚甲基双萘磺酸钠扩散剂80g。
[0037] 实施例6
[0038] -种含有实施例3所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成:粒径 为0 · 65μπι的ABS树脂粉510g;粒径为225μπι的PLA树脂粉200g;实施例3中的增强增韧剂200g; 亚磷酸酯类抗氧剂7g;亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
[0039] 实施例7
[0040] -种含有对比例1所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成:粒径 为0 · 65μπι的ABS树脂粉510g;粒径为225μπι的PLA树脂粉200g;对比例1中的增强增韧剂200g; 亚磷酸酯类抗氧剂7g;亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
[0041 ] 实施例8
[0042] 一种含有对比例2所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成:粒径 为0 · 65μπι的ABS树脂粉510g;粒径为225μπι的PLA树脂粉200g;对比例2中的增强增韧剂200g; 亚磷酸酯类抗氧剂7g;亚甲基双萘磺酸钠扩散剂100g。
[0043] 实施例9
[0044] -种含有实施例3所述增强增韧剂的ABS复合材料，由以下重量的原料组成:粒径 为0.65μπι的ABS树脂粉510g;实施例3中的增强增韧剂200g;亚磷酸酯类抗氧剂7g;亚甲基双 萘磺酸钠扩散剂l〇〇g。
[0045] 性能测试
[0046] 使用国际标准，对实施例4至9获得的ABS复合材料的力学性能进行测试，测试结果 及相应测试就去如下表所示：
[0047]
[0048] 从上表中可看出，本发明提供的ABS复合材料的强度及韧性均有所提升，特别的， 由实施例8和实施例9中的模塑收缩率可看出，当增强增韧剂内碳纳米粉含量低或ABS复合 材料内不含PLA时，其收缩率明显变大，这表明本发明提供的增韧剂里的碳纳粉成份不仅能 增强ABS复合材料的强度，还可以降低其模塑收缩率。另外，使用实施例4至8的ABS复合材料 进行3D打印试验，与常规ABS材料对比，刺激气味明显减小。
[0049] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，由以下重量份数的原料充分混合制 成:碳纳米粉末15-30份;玻璃纤维4-8份;SBS树脂粉末7-12份。2. 根据权利要求1所述的一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，所述碳纳米 粉末为碳黑、碳纳米管或石墨稀粉末，所述碳纳米粉末的粒径为30_80nm。3. 根据权利要求1所述的一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，所述玻璃纤 维的单丝直径为2-8μπι，长径比为6-10。4. 根据权利要求1所述的一种用于3D打印ABS的增强增韧剂，其特征在于，所述SBS树脂 粉末的粒径为10_20μπι。5. -种含有权利要求1至4任一项所述增强增韧剂的ABS复合材料，其特征在于，由以下 重量份数的原料组成:ABS树脂粉40-60份;PLA树脂粉15-20份;增强增韧剂10-20份;抗氧剂 0.2-0.7份;扩散剂5-10份。6. 根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述ABS树脂粉的粒径为0.15- 0.65um〇7. 根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述PLA树脂粉的粒径为150-225μ m〇8. 根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧 剂。9. 根据权利要求5所述的ABS复合材料，其特征在于，所述扩散剂为亚甲基双萘磺酸钠。10. -种如权利要求5至9所述的ABS复合材料的制备方法，其特征在于，将所述各物料 按比例混合均匀，再于180-210°C下熔融挤出即得。
【文档编号】C08L67/04GK105936678SQ201610381482
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】郑立, 赵劲民, 靳攀, 梁体洪, 刘慧
【申请人】广西医科大学