本發明涉及3d打印材料的技術領域，尤其涉及一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料及其制備方法。
背景技術：
聚苯硫醚為特種工程塑料，具有優良的耐熱性能、耐化學腐蝕性能、電氣性能、阻燃性能和粘合性能等，廣泛應用于紡織、汽車、家用電器、電子電器、機械儀表、石油化工、國防軍工、航空航天等領域，作為3d打印材料的一種，單純的聚苯硫醚的性能無法滿足實際使用的需求，且其耐氧化和強度無法滿足現有技術的需求，故此亟需設計一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料來解決現有技術中的問題。
技術實現要素：
為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料及其制備方法，制備得到的3d打印材料具有優異的耐氧化和強度。
本發明提出的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚苯硫醚80-120份、聚苯砜20-40份、聚碳酸酯5-15份、聚氯乙烯樹脂4-9份、二異氰酸酯3-6份、磷酸三甲酯5-15份、氯化聚乙烯20-40份、聚四氟乙烯微粉3-9份、羥丙基甲基纖維素4-12份、納米二氧化鈦2-6份、硼酸鋅2-5份、三氧化二銻2-5份、有機蒙脫石3-9份、玻璃纖維1-5份、納米氧化鋅3-9份、玄武巖平紋纖維布10-30份、納米二氧化硅4-9份、正硅酸乙酯2-5份、硅烷偶聯劑kh-5703-6份、甘油5-10份、消泡劑1-3份、耐氧化改性劑6-9份、改性填料8-16份。
優選地，改性聚苯硫醚按如下工藝進行制備：將蒙托土和水混合均勻，升溫至80-120℃，保溫1-3h，接著于850-1050rpm攪拌20-40min，接著加入烷基銨鈉混合均勻，于450-550rpm攪拌10-30min，靜置沉淀后將沉淀物洗滌、抽濾，于80-90℃干燥20-40min，冷卻至室溫后加入聚苯硫醚混合均勻，升溫至290-310℃，于40-60rpm轉速攪拌20-40min，接著于雙螺桿擠出機中熔融共混，造粒得到改性聚苯硫醚。
優選地，改性聚苯硫醚的制備工藝中，雙螺桿擠出機從進料口到機頭各段溫度分別為：150-170℃、250-280℃、280-300℃、310-330℃、270-290℃，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為100-120rpm。
優選地，改性聚苯硫醚的制備工藝中，蒙托土、水、烷基銨鈉和聚苯硫醚的重量比為2-5：5-15：1-3：2-5。
優選地，耐氧化改性劑按如下工藝進行制備：將三聚氯氰和丙酮混合均勻，于冰浴中攪拌分散20-40min，然后加入2，4-二羥基-二苯甲酮混合均勻，用氫氧化鈉溶液調節ph值為5.0-6.0，然后升溫至40-50℃，接著加入對氨基苯磺酸混合均勻，調節ph值為6.0-7.0，靜置沉淀，抽濾干燥得到耐氧化改性劑。
優選地，耐氧化改性劑的制備工藝中，三聚氯氰、丙酮、2，4-二羥基-二苯甲酮和對氨基苯磺酸的重量比為3-5：4-8：1-4：3-6。
優選地，改性填料的原料按重量份包括：硅藻土6-9份、氧化石墨烯3-5份、超細碳酸鈣4-8份、高嶺土2-6份、水合肼1-4份、鈦酸酯偶聯劑3-5份、甲基丙烯酸甲酯2-8份、羧基丁腈膠乳3-9份、過硫酸鉀4-6份、硫酸鋁2-8份。
優選地，改性填料按如下工藝進行制備：將硅藻土、氧化石墨烯、超細碳酸鈣、高嶺土和水合肼混合均勻，于65-75℃攪拌10-12h，然后加入鈦酸酯偶聯劑、甲基丙烯酸甲酯和羧基丁腈膠乳混合均勻，于5500-6500r/min轉速下攪拌2-4h，然后升溫至90-100℃，保溫0.5-1.5h，然后加入過硫酸鉀和硫酸鋁混合均勻，接著用去離子水清洗后，抽濾，置于45-55℃的烘箱中干燥1-4h，冷卻至室溫得到改性填料。
本發明的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料的制備方法，包括：將改性聚苯硫醚、聚苯砜、聚碳酸酯、聚氯乙烯樹脂、二異氰酸酯、磷酸三甲酯、氯化聚乙烯、聚四氟乙烯微粉和羥丙基甲基纖維素加入配料罐中，升溫至80-120℃，于400-750r/min轉速攪拌1-3h，然后加入納米二氧化鈦、硼酸鋅、三氧化二銻、有機蒙脫石、玻璃纖維、納米氧化鋅、玄武巖平紋纖維布、納米二氧化硅、正硅酸乙酯、硅烷偶聯劑kh-570、改性填料和甘油混合均勻，超聲震蕩10-30min，接著升溫至100-200℃，保溫15-35min，加入消泡劑和耐氧化改性劑，于450-650r/min轉速攪拌20-40min，自然冷卻，粉碎篩分后即可制得建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料。
本發明的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料包括改性聚苯硫醚、聚苯砜、聚碳酸酯、聚氯乙烯樹脂、二異氰酸酯、磷酸三甲酯、氯化聚乙烯、聚四氟乙烯微粉、羥丙基甲基纖維素、納米二氧化鈦、硼酸鋅、三氧化二銻、有機蒙脫石、玻璃纖維、納米氧化鋅、玄武巖平紋纖維布、納米二氧化硅、正硅酸乙酯、硅烷偶聯劑kh-570、甘油、消泡劑、耐氧化改性劑和改性填料。其中，改性聚苯硫醚通過將蒙托土和水混合均勻，升溫，保溫，接著攪拌，接著加入烷基銨鈉混合均勻，攪拌，靜置沉淀后將沉淀物洗滌、抽濾，干燥，冷卻至室溫后加入聚苯硫醚混合均勻，升溫，攪拌，接著于雙螺桿擠出機中熔融共混，造粒得到改性聚苯硫醚，運用到本發明的3d打印材料中，使得本發明的3d打印材料具有優異的耐氧化和強度，采用熔融插層法制備的改性聚苯硫醚，對蒙脫土的有機化處理有利于提高聚苯硫醚和蒙脫土之間的界面作用力，使蒙脫土得到良好的分散，使其均勻的分散在聚苯硫醚基體中，有效提高了復合材料的力學性能。其中，耐氧化改性劑通過將三聚氯氰和丙酮混合均勻，于冰浴中攪拌分散，然后加入2，4-二羥基-二苯甲酮混合均勻，用氫氧化鈉溶液調節ph，然后升溫，接著加入對氨基苯磺酸混合均勻，調節ph值，靜置沉淀，抽濾干燥得到耐氧化改性劑，運用到本發明的3d打印材料中，使得本發明的3d打印材料具有優異的耐氧化和強度。其中，改性填料通過將硅藻土、氧化石墨烯、超細碳酸鈣、高嶺土和水合肼混合均勻，攪拌，然后加入鈦酸酯偶聯劑、甲基丙烯酸甲酯和羧基丁腈膠乳混合均勻，攪拌，然后升溫，保溫，然后加入過硫酸鉀和硫酸鋁混合均勻，接著用去離子水清洗后，抽濾，置于烘箱中干燥，冷卻至室溫得到改性填料，運用到本發明的3d打印材料中，使得本發明的3d打印材料具有優異的耐氧化和強度。本發明制備得到的3d打印材料具有優異的耐氧化和強度。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用于說明本發明，而不是用于對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發明的保護范圍內。
具體實施方式中，改性聚苯硫醚的重量份可以為80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份；聚苯砜的重量份可以為20份、25份、30份、35份、40份；聚碳酸酯的重量份可以為5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；聚氯乙烯樹脂的重量份可以為4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份；二異氰酸酯的重量份可以為3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；磷酸三甲酯的重量份可以為5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；氯化聚乙烯的重量份可以為20份、25份、30份、35份、40份；聚四氟乙烯微粉的重量份可以為3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；羥丙基甲基纖維素的重量份可以為4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份；納米二氧化鈦的重量份可以為2份、3份、4份、5份、6份；硼酸鋅的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；三氧化二銻的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；有機蒙脫石的重量份可以為3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；玻璃纖維的重量份可以為1份、2份、3份、4份、5份；納米氧化鋅的重量份可以為3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；玄武巖平紋纖維布的重量份可以為10份、15份、20份、25份、30份；納米二氧化硅的重量份可以為4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份；正硅酸乙酯的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；硅烷偶聯劑kh-570的重量份可以為3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；甘油的重量份可以為5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份；消泡劑的重量份可以為1份、1.5份、2份、2.5份、3份；耐氧化改性劑的重量份可以為6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份；改性填料的重量份可以為8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份。
實施例1
本發明提出的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚苯硫醚100份、聚苯砜30份、聚碳酸酯10份、聚氯乙烯樹脂6.5份、二異氰酸酯4.5份、磷酸三甲酯10份、氯化聚乙烯30份、聚四氟乙烯微粉6份、羥丙基甲基纖維素8份、納米二氧化鈦4份、硼酸鋅3.5份、三氧化二銻3.5份、有機蒙脫石6份、玻璃纖維3份、納米氧化鋅6份、玄武巖平紋纖維布20份、納米二氧化硅6.5份、正硅酸乙酯3.5份、硅烷偶聯劑kh-5704.5份、甘油7.5份、消泡劑2份、耐氧化改性劑7.5份、改性填料12份。
實施例2
本發明提出的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚苯硫醚80份、聚苯砜40份、聚碳酸酯5份、聚氯乙烯樹脂9份、二異氰酸酯3份、磷酸三甲酯15份、氯化聚乙烯20份、聚四氟乙烯微粉9份、羥丙基甲基纖維素4份、納米二氧化鈦6份、硼酸鋅2份、三氧化二銻5份、有機蒙脫石3份、玻璃纖維5份、納米氧化鋅3份、玄武巖平紋纖維布30份、納米二氧化硅4份、正硅酸乙酯5份、硅烷偶聯劑kh-5703份、甘油10份、消泡劑1份、耐氧化改性劑9份、改性填料8份。
改性聚苯硫醚按如下工藝進行制備：按重量份將2份蒙托土和15份水混合均勻，升溫至80℃，保溫3h，接著于850rpm攪拌40min，接著加入1份烷基銨鈉混合均勻，于550rpm攪拌10min，靜置沉淀后將沉淀物洗滌、抽濾，于90℃干燥20min，冷卻至室溫后加入5份聚苯硫醚混合均勻，升溫至290℃，于60rpm轉速攪拌20min，接著于雙螺桿擠出機中熔融共混，造粒得到改性聚苯硫醚，其中，雙螺桿擠出機從進料口到機頭各段溫度分別為：150℃、280℃、280℃、330℃、270℃，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為120rpm。
耐氧化改性劑按如下工藝進行制備：按重量份將3份三聚氯氰和8份丙酮混合均勻，于冰浴中攪拌分散20min，然后加入4份2，4-二羥基-二苯甲酮混合均勻，用氫氧化鈉溶液調節ph值為5.0，然后升溫至50℃，接著加入3份對氨基苯磺酸混合均勻，調節ph值為7.0，靜置沉淀，抽濾干燥得到耐氧化改性劑。
改性填料按如下工藝進行制備：按重量份將6份硅藻土、5份氧化石墨烯、4份超細碳酸鈣、6份高嶺土和1份水合肼混合均勻，于75℃攪拌10h，然后加入5份鈦酸酯偶聯劑、2份甲基丙烯酸甲酯和9份羧基丁腈膠乳混合均勻，于5500r/min轉速下攪拌4h，然后升溫至90℃，保溫1.5h，然后加入4份過硫酸鉀和8份硫酸鋁混合均勻，接著用去離子水清洗后，抽濾，置于45℃的烘箱中干燥4h，冷卻至室溫得到改性填料。
實施例3
本發明提出的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚苯硫醚120份、聚苯砜20份、聚碳酸酯15份、聚氯乙烯樹脂4份、二異氰酸酯6份、磷酸三甲酯5份、氯化聚乙烯40份、聚四氟乙烯微粉3份、羥丙基甲基纖維素12份、納米二氧化鈦2份、硼酸鋅5份、三氧化二銻2份、有機蒙脫石9份、玻璃纖維1份、納米氧化鋅9份、玄武巖平紋纖維布10份、納米二氧化硅9份、正硅酸乙酯2份、硅烷偶聯劑kh-5706份、甘油5份、消泡劑3份、耐氧化改性劑6份、改性填料16份。
本發明的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料的制備方法，包括：將改性聚苯硫醚、聚苯砜、聚碳酸酯、聚氯乙烯樹脂、二異氰酸酯、磷酸三甲酯、氯化聚乙烯、聚四氟乙烯微粉和羥丙基甲基纖維素加入配料罐中，升溫至120℃，于400r/min轉速攪拌3h，然后加入納米二氧化鈦、硼酸鋅、三氧化二銻、有機蒙脫石、玻璃纖維、納米氧化鋅、玄武巖平紋纖維布、納米二氧化硅、正硅酸乙酯、硅烷偶聯劑kh-570、改性填料和甘油混合均勻，超聲震蕩10min，接著升溫至200℃，保溫15min，加入消泡劑和耐氧化改性劑，于650r/min轉速攪拌20min，自然冷卻，粉碎篩分后即可制得建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料。
實施例4
本發明提出的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚苯硫醚85份、聚苯砜35份、聚碳酸酯8份、聚氯乙烯樹脂8份、二異氰酸酯4份、磷酸三甲酯12份、氯化聚乙烯25份、聚四氟乙烯微粉8份、羥丙基甲基纖維素5份、納米二氧化鈦5份、硼酸鋅3份、三氧化二銻4份、有機蒙脫石4份、玻璃纖維4份、納米氧化鋅4份、玄武巖平紋纖維布25份、納米二氧化硅5份、正硅酸乙酯4份、硅烷偶聯劑kh-5704份、甘油9份、消泡劑1.5份、耐氧化改性劑8份、改性填料9份。
改性聚苯硫醚按如下工藝進行制備：按重量份將3份蒙托土和12份水混合均勻，升溫至85℃，保溫2.5h，接著于880rpm攪拌35min，接著加入1.5份烷基銨鈉混合均勻，于520rpm攪拌15min，靜置沉淀后將沉淀物洗滌、抽濾，于88℃干燥25min，冷卻至室溫后加入4份聚苯硫醚混合均勻，升溫至295℃，于55rpm轉速攪拌25min，接著于雙螺桿擠出機中熔融共混，造粒得到改性聚苯硫醚，其中，雙螺桿擠出機從進料口到機頭各段溫度分別為：155℃、275℃、285℃、325℃、275℃，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為115rpm。
耐氧化改性劑按如下工藝進行制備：按重量份將3.5份三聚氯氰和7份丙酮混合均勻，于冰浴中攪拌分散25min，然后加入3份2，4-二羥基-二苯甲酮混合均勻，用氫氧化鈉溶液調節ph值為5.2，然后升溫至48℃，接著加入4份對氨基苯磺酸混合均勻，調節ph值為6.8，靜置沉淀，抽濾干燥得到耐氧化改性劑。
改性填料按如下工藝進行制備：按重量份將7份硅藻土、4.5份氧化石墨烯、5份超細碳酸鈣、5份高嶺土和2份水合肼混合均勻，于72℃攪拌10.5h，然后加入4.5份鈦酸酯偶聯劑、3份甲基丙烯酸甲酯和8份羧基丁腈膠乳混合均勻，于5800r/min轉速下攪拌3.5h，然后升溫至92℃，保溫1.2h，然后加入4.5份過硫酸鉀和7份硫酸鋁混合均勻，接著用去離子水清洗后，抽濾，置于48℃的烘箱中干燥3h，冷卻至室溫得到改性填料。
本發明的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料的制備方法，包括：將改性聚苯硫醚、聚苯砜、聚碳酸酯、聚氯乙烯樹脂、二異氰酸酯、磷酸三甲酯、氯化聚乙烯、聚四氟乙烯微粉和羥丙基甲基纖維素加入配料罐中，升溫至85℃，于700r/min轉速攪拌1.5h，然后加入納米二氧化鈦、硼酸鋅、三氧化二銻、有機蒙脫石、玻璃纖維、納米氧化鋅、玄武巖平紋纖維布、納米二氧化硅、正硅酸乙酯、硅烷偶聯劑kh-570、改性填料和甘油混合均勻，超聲震蕩25min，接著升溫至120℃，保溫32min，加入消泡劑和耐氧化改性劑，于480r/min轉速攪拌35min，自然冷卻，粉碎篩分后即可制得建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料。
實施例5
本發明提出的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚苯硫醚115份、聚苯砜25份、聚碳酸酯12份、聚氯乙烯樹脂5份、二異氰酸酯5份、磷酸三甲酯8份、氯化聚乙烯35份、聚四氟乙烯微粉4份、羥丙基甲基纖維素11份、納米二氧化鈦3份、硼酸鋅4份、三氧化二銻3份、有機蒙脫石8份、玻璃纖維2份、納米氧化鋅8份、玄武巖平紋纖維布15份、納米二氧化硅8份、正硅酸乙酯3份、硅烷偶聯劑kh-5705份、甘油6份、消泡劑2.5份、耐氧化改性劑7份、改性填料15份。
改性聚苯硫醚按如下工藝進行制備：按重量份將4份蒙托土和8份水混合均勻，升溫至115℃，保溫1.5h，接著于1020rpm攪拌25min，接著加入2.5份烷基銨鈉混合均勻，于480rpm攪拌25min，靜置沉淀后將沉淀物洗滌、抽濾，于82℃干燥35min，冷卻至室溫后加入3份聚苯硫醚混合均勻，升溫至305℃，于45rpm轉速攪拌35min，接著于雙螺桿擠出機中熔融共混，造粒得到改性聚苯硫醚，其中，雙螺桿擠出機從進料口到機頭各段溫度分別為：165℃、255℃、295℃、315℃、285℃，雙螺桿擠出機的螺桿轉速為105rpm。
耐氧化改性劑按如下工藝進行制備：按重量份將4.5份三聚氯氰和5份丙酮混合均勻，于冰浴中攪拌分散35min，然后加入2份2，4-二羥基-二苯甲酮混合均勻，用氫氧化鈉溶液調節ph值為5.8，然后升溫至42℃，接著加入5份對氨基苯磺酸混合均勻，調節ph值為6.2，靜置沉淀，抽濾干燥得到耐氧化改性劑。
改性填料按如下工藝進行制備：按重量份將8份硅藻土、3.5份氧化石墨烯、7份超細碳酸鈣、3份高嶺土和3份水合肼混合均勻，于68℃攪拌11.5h，然后加入3.5份鈦酸酯偶聯劑、7份甲基丙烯酸甲酯和4份羧基丁腈膠乳混合均勻，于6200r/min轉速下攪拌2.5h，然后升溫至98℃，保溫0.8h，然后加入5.5份過硫酸鉀和3份硫酸鋁混合均勻，接著用去離子水清洗后，抽濾，置于52℃的烘箱中干燥2h，冷卻至室溫得到改性填料。
本發明的一種建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料的制備方法，包括：將改性聚苯硫醚、聚苯砜、聚碳酸酯、聚氯乙烯樹脂、二異氰酸酯、磷酸三甲酯、氯化聚乙烯、聚四氟乙烯微粉和羥丙基甲基纖維素加入配料罐中，升溫至115℃，于450r/min轉速攪拌2.5h，然后加入納米二氧化鈦、硼酸鋅、三氧化二銻、有機蒙脫石、玻璃纖維、納米氧化鋅、玄武巖平紋纖維布、納米二氧化硅、正硅酸乙酯、硅烷偶聯劑kh-570、改性填料和甘油混合均勻，超聲震蕩15min，接著升溫至180℃，保溫18min，加入消泡劑和耐氧化改性劑，于620r/min轉速攪拌25min，自然冷卻，粉碎篩分后即可制得建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料。
將實施例1-5中的建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料運用到實際3d打印生產中，所得到的產品的性能進行檢測，得到的數據如表1所示。
表1：
由表1可知，實施例1-實施例5中的建筑工程用耐氧化高強度3d打印材料具有優異的耐氧化和強度。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。