一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料，其由以下重量份計的原料組成：聚氨酯90~100份，無機填料5~10份，石墨烯/TiO2清潔材料0.5~1份，多壁碳納米管/納米銀抗菌材料0.5~1份，石墨烯量子點及多孔石墨烯，光穩(wěn)定劑0.1~1份，偶聯(lián)劑5~10份，流平劑0.1~2份，分散潤滑劑1~6份和抗氧劑0.1~1份；其中，石墨烯/TiO2清潔材料與多壁碳納米管/納米銀抗菌材料的重量份比為（2~3）：（1~3），所述石墨烯量子點占聚氨酯的重量百分比為0.5~1%，所述多孔石墨烯占聚氨酯的重量百分比為0.5~2%。制得的所述熱塑性聚氨酯復合材料具有良好的柔韌性和優(yōu)異的力學性能，還具有優(yōu)異自清潔及防污性能，進一步拓寬了3D打印的應用范圍。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料領域，特別是一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料。
技術介紹
3D 打印技術又稱增材制造技術，實際上是快速成型領域的一種新興技術，它是一種以數(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。基本原理是疊層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術。目前，3D 打印技術主要被應用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術創(chuàng)作、珠寶制作等領域，替代這些傳統(tǒng)依賴的精細加工工藝。另外，3D 打印技術逐漸應用于醫(yī)學、生物工程、建筑、服裝、航空等領域，為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。但是，3D打印技術打印出來的產(chǎn)品在儲存，運輸以及使用過程中，由于周圍環(huán)境及空氣中濕度，有害顆粒及氣體等的影響，在其表面容易滋生細菌，富集污染物質等，會對人體健康造成不利影響。目前，市面上流行的3D打印產(chǎn)品及其原材料的抗菌防污自清潔功能并不是很理想，還有待提高。
技術實現(xiàn)思路
為了解決上述現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供了一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料，其還具有良好的柔韌性和優(yōu)異的力學性能，進一步拓寬了3D 打印的應用范圍。本專利技術所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料，其由以下重量份計的原料組成：聚氨酯90~100份，無機填料5~10份，石墨烯/TiO2清潔材料0.5~1份，多壁碳納米管/納米銀抗菌材料0.5~1份，石墨烯量子點及多孔石墨烯，光穩(wěn)定劑0.1~1份，偶聯(lián)劑5~10份，流平劑0.1~2份，分散潤滑劑1~6份和抗氧劑0.1~1份；其中，石墨烯/TiO2清潔材料與多壁碳納米管/納米銀抗菌材料的重量份比為（2~3）：（1~3）；所述石墨烯量子點占聚氨酯的重量百分比為0.5~1%，所述多孔石墨烯占聚氨酯的重量百分比為0.5~2%；所述3D打印用的熱塑性聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預處理聚氨酯原料：將聚氨酯原料粉碎成300目粉末，分散于純水中，超聲（功率200~300W）1小時后，邊超聲邊微波輻照（2500~3000MHz，溫度控制在80~90℃）1小時；停止超聲及微波輻照，洗滌，出料，干燥，即得預處理聚氨酯；（2）制備第一PU母粒：將石墨烯/TiO2清潔材料超聲攪拌（300~500KW超聲震動和1000~1400r/min離心速度攪拌）分散于純水中，得第一分散液，備用；將多壁碳納米管/納米銀抗菌材料超聲攪拌（300~500KW超聲震動和1000~1400r/min離心速度攪拌）分散于純水中，得第二分散液，備用；在加熱溫度（50~60℃）下，將五分之三的預處理聚氨酯溶解于有機溶劑中，得到聚氨酯溶液，一分為三得第一份、第二份、第三份聚氨酯溶液，備用；恒溫狀態(tài)（50~60℃）下，邊高速攪拌（1000~1400r/min）邊超聲（功率300~500KW）第一份聚氨酯溶液，滴加第一分散液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第二份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第二分散液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第三份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加石墨烯量子點溶液，超聲攪拌30~60min，得到聚氨酯混合液；將聚氨酯混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中，以200～300ml/min的速度將聚氨酯混合液噴射到噴霧干燥器中，干燥得第一PU母粒；所述噴霧干燥器的噴嘴直徑為0.5～0.7mm，干燥空氣流速在30～35m3/h，溫度120～160℃；（3）制備第二PU母粒：將多孔石墨烯超聲攪拌（300~500KW超聲震動和1000~1400r/min離心速度攪拌）分散于純水中，得多孔石墨烯分散液，備用；在加熱溫度（50~60℃）下，將五分之一的預處理聚氨酯溶解于有機溶劑中，得到聚氨酯溶液；恒溫狀態(tài)（50~60℃）下，邊高速攪拌（1000~1400r/min）邊超聲（功率300~500KW）聚氨酯溶液，滴加多孔石墨烯分散液，超聲攪拌30~60min，得到石墨烯聚氨酯混合液；將石墨烯聚氨酯混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中，以200~300ml/min的速度將石墨烯聚氨酯混合液噴射到噴霧干燥器中，干燥得第二PU母粒；（4）將剩余預處理聚氨酯，第一PU母粒，第二PU母粒，光穩(wěn)定劑，偶聯(lián)劑，流平劑，分散潤滑劑和抗氧劑熔融混合后加入到機械研磨粉碎機中，粉碎后得到平均粒徑為30~40μm的聚氨酯復合材料粉末，置于95℃下干燥2h；將干燥后的粉末加入雙螺桿擠出機，然后冷卻成型得到成型線材，收卷，得到3D 打印機用的熱塑性聚氨酯復合材料。在本專利技術中，所述石墨烯/TiO2清潔材料和多壁碳納米管/納米銀抗菌材料的重量份比為2：3。在本專利技術中，所述石墨烯/TiO2清潔材料制備方法如下：將石墨烯超聲攪拌，700KW超聲震動和1300r/min離心速度攪拌，分散于乙醇中，得到石墨烯分散液；將TiO2粉末加入100ml乙醇中，在1300kW超聲震動和1500r/min離心速度攪拌下分散100min后制得TiO2分散液；在100kW超聲下往石墨烯分散液中緩慢滴加TiO2分散液，超聲60min，然后抽濾、烘干，制得石墨烯/TiO2清潔材料，其中，所述石墨烯與TiO2的質量比為1:3。在本專利技術中，所述多壁碳納米管/納米銀抗菌材料制備方法如下：將多壁碳納米管加入100ml去離子水中，在800kW超聲震動和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得碳納米管分散液；在500kW超聲下往碳納米管分散液中加入納米銀顆粒，超聲90min，然后抽濾、烘干，制得多壁碳納米管/納米銀抗菌材料，其中，所述多壁碳納米管與納米銀的質量比為2:5。本專利技術具有如下有益效果：制得的所述熱塑性聚氨酯復合材料具有良好的柔韌性和優(yōu)異的力學性能，還具有優(yōu)異自清潔及防污性能，進一步拓寬了3D 打印的應用范圍；將納米銀顆粒和納米TiO2粉末分別吸附在多壁碳納米管和石墨烯上形成復合材料，并通過多次試驗獲得科學配比，在實現(xiàn)較佳的3D打印制品的力學性能的同時，進一步提高3D打印產(chǎn)品的表面自清潔和抗菌抑菌功能。具體實施方式在本專利技術中，（1）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，然后在8%H2的氮氫混合氣中1100℃原位還原處理1.0小時，再加入質量比3%的聚乙二醇酯和質量比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的超聲波輔助下進行4000轉/min球磨10小時，再調整至300W超聲波下進行2000轉/min球磨5小時，球磨后經(jīng)高速離心機10000轉/min分離，冷凍干燥，獲得石墨烯固體。（2）所述石墨烯/TiO2清潔材料制備方法如下：將石墨烯超聲攪拌，700KW超聲震動和1300r/min離心速度攪拌，分散于乙醇中，得到石墨烯分散液；將TiO2粉末加入100ml乙醇中，在1300kW超聲震動和1500r/min離心速度攪拌下分散100min后制得TiO2分散液；在100kW超聲下往石墨烯分散液中緩慢滴加TiO2分散液，超聲60min，然后抽濾、烘干，制得石墨烯/TiO2清潔材料，其中，所述石墨烯與TiO2的質量比為1:3。所述TiO2粉末優(yōu)選為平均粒徑約15nm的二氧化鈦顆粒。（3）所述多本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料，其由以下重量份計的原料組成：聚氨酯90~100份，無機填料5~10份，石墨烯/TiO2清潔材料0.5~1份，多壁碳納米管/納米銀抗菌材料0.5~1份，石墨烯量子點及多孔石墨烯，光穩(wěn)定劑0.1~1份，偶聯(lián)劑5~10份，流平劑0.1~2份，分散潤滑劑1~6份和抗氧劑0.1~1份；其中，石墨烯/TiO2清潔材料與多壁碳納米管/納米銀抗菌材料的重量份比為（2~3）：（1~3）；所述石墨烯量子點占聚氨酯的重量百分比為0.5~1%，所述多孔石墨烯占聚氨酯的重量百分比為0.5~2%；所述聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預處理聚氨酯原料：將聚氨酯原料粉碎成300目粉末，分散于純水中，超聲1小時后，邊超聲邊微波輻照1小時；停止超聲及微波輻照，洗滌，出料，干燥，即得預處理聚氨酯；（2）制備第一PU母粒：將石墨烯/TiO2清潔材料超聲攪拌分散于純水中，得第一分散液，備用；將多壁碳納米管/納米銀抗菌材料超聲攪拌分散于純水中，得第二分散液，備用；在加熱溫度下，將五分之三的預處理聚氨酯溶解于有機溶劑中，得到聚氨酯溶液，一分為三得第一份、第二份、第三份聚氨酯溶液，備用；恒溫狀態(tài)下，邊高速攪拌邊超聲第一份聚氨酯溶液，滴加第一分散液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第二份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第二分散液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第三份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加石墨烯量子點溶液，超聲攪拌30~60min，得到聚氨酯混合液；將聚氨酯混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中，以200～300ml/min的速度將聚氨酯混合液噴射到噴霧干燥器中，干燥得第一PU母粒；（3）制備第二PU母粒：將多孔石墨烯超聲攪拌分散于純水中，得多孔石墨烯分散液，備用；在加熱溫度下，將五分之一的預處理聚氨酯溶解于有機溶劑中，得到聚氨酯溶液；恒溫狀態(tài)下，邊高速攪拌邊超聲聚氨酯溶液，滴加多孔石墨烯分散液，超聲攪拌30~60min，得到石墨烯聚氨酯混合液；將石墨烯聚氨酯混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中，以200~300ml/min的速度將石墨烯聚氨酯混合液噴射到噴霧干燥器中，干燥得第二PU母粒；（4）將剩余預處理聚氨酯，第一PU母粒，第二PU母粒，光穩(wěn)定劑，偶聯(lián)劑，流平劑，分散潤滑劑和抗氧劑熔融混合后加入到機械研磨粉碎機中，粉碎后得到平均粒徑為30~40μm的聚氨酯復合材料粉末；置于95℃下干燥2h；將干燥后的粉末加入雙螺桿擠出機，然后冷卻成型得到成型線材，收卷，得到3D?打印機用的聚氨酯復合材料。...

【技術特征摘要】
1.一種改性增強的抗菌型聚氨酯復合材料，其由以下重量份計的原料組成：聚氨酯90~100份，無機填料5~10份，石墨烯/TiO2清潔材料0.5~1份，多壁碳納米管/納米銀抗菌材料0.5~1份，石墨烯量子點及多孔石墨烯，光穩(wěn)定劑0.1~1份，偶聯(lián)劑5~10份，流平劑0.1~2份，分散潤滑劑1~6份和抗氧劑0.1~1份；其中，石墨烯/TiO2清潔材料與多壁碳納米管/納米銀抗菌材料的重量份比為（2~3）：（1~3）；所述石墨烯量子點占聚氨酯的重量百分比為0.5~1%，所述多孔石墨烯占聚氨酯的重量百分比為0.5~2%；所述聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預處理聚氨酯原料：將聚氨酯原料粉碎成300目粉末，分散于純水中，超聲1小時后，邊超聲邊微波輻照1小時；停止超聲及微波輻照，洗滌，出料，干燥，即得預處理聚氨酯；（2）制備第一PU母粒：將石墨烯/TiO2清潔材料超聲攪拌分散于純水中，得第一分散液，備用；將多壁碳納米管/納米銀抗菌材料超聲攪拌分散于純水中，得第二分散液，備用；在加熱溫度下，將五分之三的預處理聚氨酯溶解于有機溶劑中，得到聚氨酯溶液，一分為三得第一份、第二份、第三份聚氨酯溶液，備用；恒溫狀態(tài)下，邊高速攪拌邊超聲第一份聚氨酯溶液，滴加第一分散液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第二份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第二分散液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加第三份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續(xù)滴加石墨烯量子點溶液，超聲攪拌30~60min，得到聚氨酯混合液；將聚氨酯混合液通入噴霧干燥器的貯備槽中，以200～300ml/min的速度將聚氨酯混合液噴射到噴霧干燥器中，干燥得第一PU母粒；（3）制備第二PU母粒：將多孔石墨烯超聲攪拌分散于純水中，得多孔石墨烯分散液，備用；在加熱溫度下，將五分之一的預處理聚氨酯溶解于有機溶劑中，得到聚氨酯溶液；恒溫狀態(tài)下，邊高速攪...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黎淑娟，
申請(專利權)人：佛山市高明區(qū)誠睿基科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44