一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3d打印的線材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于多功能仿生功能結(jié)構(gòu)直接3D打印的線材，更特別地說(shuō)，是指一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，屬于3D打印材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著3D打印技術(shù)的進(jìn)步，目前已能夠?qū)崿F(xiàn)滿足一定功能的結(jié)構(gòu)或材料的直接制造。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01410325552.X的中國(guó)專利公開(kāi)了一種基于3D打印技術(shù)的高吸附性粉末材料成型工藝，以一定粒度的電氣石或娃藻土粉末為原材料，采用粉末3D打印和低溫?zé)Y(jié)工藝實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高吸附性制品的快速制造；專利號(hào)為201510322782.5的中國(guó)專利公開(kāi)了一種3D打印材料及制備方法和使用方法及應(yīng)用，將生物質(zhì)和硅藻土顆粒等作為打印材料，以實(shí)現(xiàn)育種杯或建筑澆筑模殼的3D打??；專利號(hào)為201510309267.3的中國(guó)專利公開(kāi)了一種綠色環(huán)保3D打印線材及其制備方法，將麻莖顆粒、灌木樹(shù)枝顆粒等用于打印線材的制作，實(shí)現(xiàn)了制成品的可降解、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等功能。
[0003]多功能仿生功能結(jié)構(gòu)在航空、航天、航海等國(guó)防及民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而多功能仿生功能結(jié)構(gòu)的制造由于涉及機(jī)械、生物、材料、化學(xué)等的深度交叉與融合，一直是各國(guó)的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。以具有減阻、抑藻、抑貝、偽裝等多種功能的仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)為例，其總體結(jié)構(gòu)要求是:(1)結(jié)構(gòu)表層要成形出溝槽狀的仿鯊魚(yú)鱗片微形貌，以具備形貌減阻功能；(2)結(jié)構(gòu)內(nèi)部及表層要成形出多孔性的仿鯊魚(yú)緩釋微結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)內(nèi)部要容留具有減阻功效的減阻劑源，以借助微孔結(jié)構(gòu)向水介質(zhì)緩釋減阻劑；(3)結(jié)構(gòu)內(nèi)部要容留具有抑藻、抑貝功效的化學(xué)制劑源，以借助微孔結(jié)構(gòu)向水介質(zhì)緩釋抑藻、抑貝劑，可以防止水體中的藻類、貝類在結(jié)構(gòu)體表面產(chǎn)生附著危害；(4)結(jié)構(gòu)體在外觀上要能模仿活體鯊魚(yú)的自然體色，以用于載體的偽裝和保護(hù)。
[0004]由此可見(jiàn)，多成分、多功能、微尺度、復(fù)雜精密仿生結(jié)構(gòu)體的直接打印成形對(duì)3D打印材料尤其是線材技術(shù)提出了更高要求。目前，開(kāi)發(fā)一種更適用于具有減阻、抑藻、抑貝、偽裝等多種功能的仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)直接3D打印的線材，將有助于推動(dòng)多功能仿生功能器件精密制造技術(shù)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材按重量份數(shù)由60份?80份預(yù)處理后高純硅藻土、20份?30份聚乳酸、5份?10份抑貝防污劑、1份?2.5份抗氧化劑、2份?3.5份增塑劑、1份?1.5份染料和3份?4.5份其他助劑制備而成。
[0007]所述預(yù)處理后高純硅藻土其活體所屬藻類為中心硅藻綱中的線性圓篩藻、中心圓篩藻、輻射圓篩藻中的一種或其中幾種的混合物；所述預(yù)處理后高純硅藻土的顆粒粒徑為5 μ m~ 15 μ m。
[0008]所述預(yù)處理后高純硅藻土為先后浸泡于減阻劑和抑藻劑飽和溶液各不少于24h后制成的含水量小于5%的干制品；所述抑藻劑為苯扎氯銨、苯扎溴銨中的一種或兩種的混合物；所述減阻劑為聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺、瓜爾膠中的一種或其中幾種的混合物。
[0009]所述抑貝防污劑為氧化亞銅、辣椒素中的一種或兩種的混合物，其顆粒粒徑不大于 1 μ m?2 μ m。
[0010]所述抗氧化劑為茶多酚、丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯中的一種或其中幾種的混合物，其顆粒粒徑不大于1 μ m?2 μ m。
[0011]所述增塑劑為鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和鄰苯二甲酸二己酯中的一種或其中幾種的混合物。
[0012]所述染料為分散染料，其顆粒粒徑不大于1 μπι。
[0013]所述其他助劑為偶聯(lián)劑、增韌劑、潤(rùn)滑劑和阻燃劑中的一種或其中幾種的混合物；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑；所述硅烷偶聯(lián)劑為ΚΗ-550、ΚΗ-560、ΚΗ-570、ΚΗ-580、ΚΗ-590、ΚΗ-902、ΚΗ-903或 ΚΗ792中的一種；所述增韌劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述潤(rùn)滑劑為硅酸脂或磷酸酯；所述阻燃劑為氮系阻燃劑；所述氮系阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽。
[0014]本發(fā)明的有益之處:(1)利用本發(fā)明制備的復(fù)合型3D打印線材可以直接打印出具有減阻、抑藻功能的仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)，以聚乳酸作為支撐填充材料，以硅藻土顆粒作為構(gòu)形介質(zhì)，一方面較小粒度的高純硅藻土顆粒可以在結(jié)構(gòu)體表層構(gòu)形出尺度相對(duì)較大的溝槽狀仿鯊魚(yú)鱗片微形貌(溝槽寬度在50 μπι?70 μm)，使其具備形貌減阻功能；另一方面特定種類的高純硅藻土顆粒在經(jīng)減阻劑和抑藻劑浸漬、烘干等預(yù)處理后，使得由大量硅藻土顆粒為主材構(gòu)筑出的結(jié)構(gòu)體可以更好地發(fā)揮其強(qiáng)大的微孔吸附、緩釋特性，遇水后即緩慢釋放減阻劑和抑藻劑，進(jìn)而發(fā)揮界面減阻和化學(xué)抑藻功能；(2)利用本發(fā)明制備的復(fù)合型3D打印線材可以直接打印出具有化學(xué)抑貝功能的仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體中摻雜的具有抑貝功效的抑貝防污劑，遇水后可以有效防止水體中貝類、孢子等在結(jié)構(gòu)體表面產(chǎn)生附著、腐蝕危害，提高使用壽命；(3)利用本發(fā)明制備的復(fù)合型3D打印線材可以直接打印出具有視覺(jué)偽裝功能的仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體中摻雜的能模仿活體鯊魚(yú)自然體色的分散染料，可以用于結(jié)構(gòu)體及其載體的軍事化偽裝和保護(hù)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)施方式是一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材按重量份數(shù)由75份預(yù)處理后高純硅藻土、25份聚乳酸、8份抑貝防污劑、2份抗氧化劑、2.5份增塑劑、1份染料和4份其他助劑制備而成。
[0016]所述預(yù)處理后高純硅藻土其活體所屬藻類為中心硅藻綱中的線性圓篩藻、中心圓篩藻、輻射圓篩藻的混合物；所述預(yù)處理后高純硅藻土的顆粒粒徑為10 μπι。
[0017]所述預(yù)處理后高純硅藻土為先后浸泡于減阻劑和抑藻劑飽和溶液各不少于24h后制成的含水量為4%的干制品；所述抑藻劑為苯扎氯銨；所述減阻劑為聚丙烯酰胺。
[0018]所述抑貝防污劑為氧化亞銅，其顆粒粒徑為1 μπι。
[0019]所述抗氧化劑為二丁基羥基甲苯，其顆粒粒徑為1 ym。
[0020]所述增塑劑為鄰苯二甲酸二正辛酯。
[0021 ] 所述染料為灰色分散染料，其顆粒粒徑為1 μ m0
[0022]所述其他助劑為1份偶聯(lián)劑、1份增韌劑、1份潤(rùn)滑劑和1份阻燃劑的混合物；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550;所述增韌劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述潤(rùn)滑劑為磷酸酯；所述阻燃劑為氮系阻燃劑三聚氰胺聚磷酸鹽。
[0023]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并非是對(duì)本發(fā)明其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于按重量份數(shù)由60份?80份預(yù)處理后高純娃藻土、20份?30份聚乳酸、5份?10份抑貝防污劑、1份?2.5份抗氧化劑、2份?3.5份增塑劑、1份?1.5份染料和3份?4.5份其他助劑制備而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述預(yù)處理后高純硅藻土其活體所屬藻類為中心硅藻綱中的線性圓篩藻、中心圓篩藻、輻射圓篩藻中的一種或其中幾種的混合物；所述預(yù)處理后高純硅藻土的顆粒粒徑為5 μ m ?15 μ m。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述預(yù)處理后高純硅藻土為先后浸泡于減阻劑和抑藻劑飽和溶液各不少于24h后制成的含水量小于5%的干制品；所述抑藻劑為苯扎氯銨、苯扎溴銨中的一種或兩種的混合物；所述減阻劑為聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺、瓜爾膠中的一種或其中幾種的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述抑貝防污劑為氧化亞銅、辣椒素中的一種或兩種的混合物，其顆粒粒徑不大于1 μ m ?2 μ m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述抗氧化劑為茶多酚、丁基羥基茴香醚、二丁基羥基甲苯中的一種或其中幾種的混合物，其顆粒粒徑不大于1 μ m?2 μ m。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述增塑劑為鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和鄰苯二甲酸二己酯中的一種或其中幾種的混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述染料為分散染料，其顆粒粒徑不大于1 μπι。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，其特征在于:所述其他助劑為偶聯(lián)劑、增韌劑、潤(rùn)滑劑和阻燃劑中的一種或其中幾種的混合物；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑；所述硅烷偶聯(lián)劑為ΚΗ-550、ΚΗ-560、ΚΗ-570、ΚΗ-580、ΚΗ-590、ΚΗ-902、ΚΗ-903 或 ΚΗ792 中的一種；所述增韌劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述潤(rùn)滑劑為硅酸脂或磷酸酯；所述阻燃劑為氮系阻燃劑；所述氮系阻燃劑為三聚氰胺聚磷酸鹽。
【專利摘要】一種用于多功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)3D打印的線材，它涉及一種打印線材。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有3D打印線材不能很好的打印具有減阻、抑藻、抑貝、偽裝等多種功能仿鯊魚(yú)復(fù)合減阻結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。一種用于多功能仿生功能結(jié)構(gòu)直接3D打印的線材按重量份數(shù)由60份～80份預(yù)處理后高純硅藻土、20份～30份聚乳酸、5份～10份抑貝防污劑、1份～2.5份抗氧化劑、2份～3.5份增塑劑、1份～1.5份染料和3份～4.5份其他助劑制備而成。
【IPC分類】C08L33/26, C08K13/06, B29C67/24, C08K5/12, C08K3/22, C08L67/04, B33Y70/00, C08K5/13, C08K9/04, C08K3/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105255130
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510839579
【發(fā)明人】韓鑫, 孫延剛, 孔凡霞, 戚彬, 楊自棟
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月27日