【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及3d打印復合材料，特別涉及一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝。
技術介紹
1、碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料（cfrtp）具有高比強度、高比模量、高抗腐蝕以及性能可設計等優良特性，已在航空航天、能源交通、體育競技等領域廣泛應用。采用3d打印技術制造cfrtp零件，不僅能夠保留cfrtp優良的材料特性，還能充分發揮3d打印工藝靈活、適應性強的技術優勢，實現各類cfrtp復雜結構零件的無模具制造。聚乳酸被認為是最有市場潛力的可生物降解聚合物，pla在自然環境中可以完全降解，且作為環境友好型材料，pla可以替代傳統的石油基聚合物與其它的高分子材料比較，pla具有很多突出的性能，這使pla在3d打印領域有著廣泛的使用前景。
2、?cn110408184a公開了一種3d打印技術用pla碳纖維復合材料的制備工藝使用碳纖維對pla進行增強改性，結果表明當碳纖維的質量分數為20％時，pla/碳纖維復合材料的力學性能最好。?cn106700456a公開了一種適合于3d打印的增強pla材料，所用增強材料為短切碳纖維，同時采用丁二烯/丙烯酸丁酯嵌段共聚物作為增韌劑，使得該材料保持一定的韌性。
3、并且依據現有相關文獻了解通過改變纖維體積含量以及打印過程參數探究力學性能變化，最終得出cf/pla纖維體積分數為8％層壓板的拉伸強度是cf/pla纖維體積分數為0％層壓板的2.5倍左右，其楊氏模量是cf/pla纖維體積分數為0％層壓板的2.3倍左右。同時采用熔融浸漬的方法，以pla為樹脂基體，ccf
4、綜上，現有資料中，存在以下問題：
5、1、纖維含量低，pla/cf復合材料的纖維含量最高到達35wt%，使用短切碳纖維作為增強體時加入含量易受限，過多的短切碳纖維反而會導致復合材料力學性能下降，這與內部結晶有關。受纖維含量限制，3d打印短或連續纖維等單一形態纖維增強熱塑性復合材料的力學性能（特別是抗拉性能）提升進入了一個瓶頸期；
6、2、按照成形材料中的纖維長度，3d打印的cfrtp可分為短碳纖維增強熱塑性復合材料（s-cfrtp）和連續碳纖維增強熱塑性復合材料（c-cfrtp），其中連續纖維增強效果要遠遠優于短切纖維增強，然而，連續纖維間樹脂基體的力學性能較差（特別是拉伸強度），難以確保復合材料內部載荷的充分傳遞，影響復合材料整體性能的提升；
7、3、制備工藝復雜，現有工藝樹脂改性過程復雜，會大大增加制備難度和制備周期。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝，可以有效解決
技術介紹
中的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案為：
3、一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝，包括以下步驟：
4、s100：原料準備：選取生產所需的連續碳纖維、含有短切cf的pla顆粒、抗氧劑、偶聯劑、成核劑、潤滑劑，用于對復合材料進行制備；
5、s200：材料前處理：為去除材料本身含有的水分，在制備前取一定量的pla/短切cf顆粒置于電熱恒溫鼓風干燥箱內設定一定溫度并干燥一定的時間；
6、s300：配比混合：將pla/短切cf顆粒、抗氧劑、偶聯劑、成核劑、潤滑劑依照一定的比例進行混合；
7、s400：將混合好的物質放入電動攪拌器中，使添加劑在pla/短切cf顆粒中充分混合，并利用潤滑劑的作用均勻分布在樹脂表面，得到混合物；
8、s500：復合材料制備：將一定量的混合物放入單螺桿擠出機內，同時選擇足量的纖維絲固定好位置，對單螺桿擠出機和預浸槽進行升溫促使混合物熔融擠出并經過拉擠工藝成型，所制得的物質即是連續碳纖維增強pla3d打印用復合材料。
9、優選的，所述s100中各原料的重量份的組分為：pla/短切cf顆粒100份，抗氧劑0.1-0.5份、偶聯劑0.5-2份、成核劑0.3-0.5份、潤滑劑0.1-1份。
10、優選的，所述pla/短切cf顆粒為超領智能、碳纖維的牌號為hf-10、抗氧劑的牌號為1010、偶聯劑的牌號為kh-550、成核劑的牌號為xy-6119、表面活性劑的牌號為peg600。
11、優選的，所述步驟s200中電熱恒溫鼓風干燥箱的設定溫度為80℃，且干燥時間為4h。
12、優選的，所述電熱恒溫干燥鼓風箱的型號為上海精宏dhg-9076a，所述電動攪拌器的型號為jj-1h200w恒速定時。
13、優選的，所述單螺桿擠出機包括冷卻系統、擠壓系統、傳動與控制系統和加熱系統。
14、優選的，所述單螺桿外表面分為三段，依次為加料段、壓縮段、均化段。
15、優選的，所述螺桿擠出機三段溫度依次為100-150℃、200-220℃、200-220℃，出料口溫度為200-220℃，螺桿轉速為150-300rpm。
16、優選的，所述拉擠成型工藝所用設備包括樹脂浸漬槽、加熱固化裝置、牽引裝置和收集裝置。
17、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
18、1.通過在原材料中添加抗氧劑、偶聯劑、成核劑，對樹脂進行改性，增加成核位點促進pla快速結晶，提高樹脂本身機械性能，增加抗氧劑和偶聯劑促進樹脂與纖維的有效結合同時防止樹脂在高溫條件下不必要的氧化，提高復合材料本身的機械性能。
19、2.纖維體積含量增加，通過改變模口直徑，調控樹脂和纖維的比例，提高纖維整體占比，其中，采用該工藝設備制備的預浸絲纖維含量可達到60wt%，相比于現有的增強纖維，碳纖維的機械性能更為優異，更大幅度的提高了復合絲材的力學性能。
20、3.在復合過程中添加短切cf，增加空間結構，提高纖維與樹脂、樹脂與樹脂之間的機械互鎖，加強基體與增強體之間的界面結合力，與連續碳纖維形成同步增強，拉伸強度可達到1005mpa，有效保證力學性能的提升，相較于現有的pla/cf復合材料有大幅度提升。
21、4.操作簡單，僅需將添加劑和含有短切cf的pla樹脂一起放進螺桿擠出機中通過拉擠成型工藝進行復合絲材的制備。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述S100中各原料的重量份的組分為：PLA/短切CF顆粒100份，抗氧劑0.1-0.5份、偶聯劑0.5-2份、成核劑0.3-0.5份、潤滑劑0.1-1份。
3.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述PLA/短切CF顆粒為超領智能、碳纖維的牌號為HF-10、抗氧劑的牌號為1010、偶聯劑的牌號為KH-550、成核劑的牌號為XY-6119、表面活性劑的牌號為PEG600。
4.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述步驟S200中電熱恒溫鼓風干燥箱的設定溫度為80℃，且干燥時間為4h。
5.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述電熱恒溫干燥鼓風箱的型號為上海精宏DHG-9076A，所述電動攪
6.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述單螺桿擠出機包括冷卻系統、擠壓系統、傳動與控制系統和加熱系統。
7.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述單螺桿外表面分為三段，依次為加料段、壓縮段、均化段。
8.根據權利要求7所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述螺桿擠出機三段溫度依次為100-150℃、200-220℃、200-220℃，出料口溫度為200-220℃，螺桿轉速為150-300rpm。
9.根據權利要求1所述的一種3D打印技術用連續碳纖維增強PLA復合材料的制備工藝，其特征在于，所述拉擠成型工藝所用設備包括樹脂浸漬槽、加熱固化裝置、牽引裝置和收集裝置。
...【技術特征摘要】
1.一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝，其特征在于，所述s100中各原料的重量份的組分為：pla/短切cf顆粒100份，抗氧劑0.1-0.5份、偶聯劑0.5-2份、成核劑0.3-0.5份、潤滑劑0.1-1份。
3.根據權利要求1所述的一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝，其特征在于，所述pla/短切cf顆粒為超領智能、碳纖維的牌號為hf-10、抗氧劑的牌號為1010、偶聯劑的牌號為kh-550、成核劑的牌號為xy-6119、表面活性劑的牌號為peg600。
4.根據權利要求1所述的一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的制備工藝，其特征在于，所述步驟s200中電熱恒溫鼓風干燥箱的設定溫度為80℃，且干燥時間為4h。
5.根據權利要求1所述的一種3d打印技術用連續碳纖維增強pla復合材料的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：屈怡婷，梁超，吳展奇，冼炫堅，羅盟，趙良兵，
申請(專利權)人：深圳協同創新高科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。