一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料制造技術

本發明專利技術公開了一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，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ZnO除醛材料1~5份，石墨烯0~5份，光穩定劑0.1~1份，偶聯劑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ZnO除醛材料的重量份比為1：（3~5）。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異的力學性能，還具有優異自清潔防污性能以及除醛功效，進一步拓寬了3D打印的應用范圍。

Polyurethane composite material with self-cleaning and aldehyde removing 3D printing

The invention discloses a self-cleaning polyurethane composite material in addition to aldehyde 3D prints, which consists of the following parts by weight of polyurethane raw materials: 90~100, 5~10 portions of inorganic filler, graphene /TiO2 cleaning material 0.5~1, MWNTs / ZnO in addition to aldehyde material 1~5, graphene 0~5 0.1~1, light stabilizer, 5~10 coupling agent, leveling agent 0.1~2, 1~6 and 0.1~1 dispersed lubricant antioxidant; wherein, graphene /TiO2 cleaning materials and MWNTs / ZnO in weight ratio of 1: formaldehyde material (3~5). The thermoplastic polyurethane composite material has good flexibility and excellent mechanical properties, and also has excellent self-cleaning and anti fouling performance as well as aldehyde removal effect, and further widens the application range of 3D printing.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料領域，特別是一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料。
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品原型、模具制造以及藝術創作、珠寶制作等領域，替代這些傳統依賴的精細加工工藝。另外，3D 打印技術逐漸應用于醫學、生物工程、建筑、服裝、航空等領域，為創新開拓了廣闊的空間。但是，3D打印技術打印出來的產品在儲存，運輸以及使用過程中，由于周圍環境及空氣中濕度，有害顆粒及氣體等的影響，在其表面表面容易滋生細菌，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。
技術實現思路
為了解決上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，其還具有良好的柔韌性和優異的力學性能，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：一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，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ZnO除醛材料1~5份，石墨烯0~5份，光穩定劑0.1~1份，偶聯劑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ZnO除醛材料的重量份比為1：（3~5）；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ZnO除醛材料超聲攪拌（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（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；繼續滴加第二份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續滴加第二分散液，超聲攪拌30~60min；繼續滴加第三份聚氨酯溶液，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）將剩余預處理聚氨酯，第一PU母粒，石墨烯，光穩定劑，偶聯劑，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。在專利技術中，所述石墨烯/TiO2清潔材料和多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料的重量份比為1：4。在專利技術中，具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料由以下重量份計的原料組成：聚氨酯100份，無機填料8份，石墨烯/TiO2清潔材料0.5份，多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料2份，光穩定劑0.2份，偶聯劑5份，流平劑0.1份，分散潤滑劑3份和抗氧劑0.5份。在專利技術中，具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料由以下重量份計的原料組成：聚氨酯100份，無機填料8份，石墨烯/TiO2清潔材料1份，多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料3份，石墨烯3份，光穩定劑0.2份，偶聯劑5份，流平劑0.1份，分散潤滑劑3份和抗氧劑0.5份。在專利技術中，具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料由以下重量份計的原料組成：聚氨酯100份，無機填料8份，石墨烯/TiO2清潔材料0.8份，多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料4份，石墨烯3份，光穩定劑0.2份，偶聯劑5份，流平劑0.1份，分散潤滑劑3份和抗氧劑0.5份。在專利技術中，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。在專利技術中，所述多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料制備方法如下：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；將納米ZnO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后制得納米ZnO分散液；在300kW超聲下往碳納米管分散液中加入納米ZnO分散液，超聲90min，然后抽濾、烘干，制得多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料，其中，所述多壁碳納米管與納米ZnO的質量比為1:4。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異的力學性能，還具有優異自清潔防污性能及除醛效果，進一步拓寬了3D 打印的應用范圍；將納米ZnO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打印產品的表面自清潔和抗菌抑菌功能以及除醛能力。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離心速度攪拌下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，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ZnO除醛材料1~5份，石墨烯0~5份，光穩定劑0.1~1份，偶聯劑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ZnO除醛材料的重量份比為1：（3~5）；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ZnO除醛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；繼續滴加第二份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續滴加第二分散液，超聲攪拌30~60min；繼續滴加第三份聚氨酯溶液，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）將剩余預處理聚氨酯，第一PU母粒，石墨烯，光穩定劑，偶聯劑，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】
1.一種具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，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ZnO除醛材料1~5份，石墨烯0~5份，光穩定劑0.1~1份，偶聯劑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ZnO除醛材料的重量份比為1：（3~5）；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ZnO除醛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；繼續滴加第二份聚氨酯溶液，超聲攪拌30~60min；繼續滴加第二分散液，超聲攪拌30~60min；繼續滴加第三份聚氨酯溶液，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）將剩余預處理聚氨酯，第一PU母粒，石墨烯，光穩定劑，偶聯劑，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。2.根據權利要求1所述的具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，其特征在于，所述石墨烯/TiO2清潔材料和多壁碳納米管/納米ZnO除醛材料的重量份比為1：4。3.根據權利要求1所述的具有自清潔除醛的3D打印用的聚氨酯復合材料，其特征在于，其由以下重量份計的原料組成：聚氨酯100份...

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