CN109679207A - 一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于3D打印技术领域，公开了一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。该碳纤维增强聚丙烯复合材料包括如下重量份的组分：均聚聚丙烯25～65份、共聚聚丙烯25～67份、碳纤维5～12份、除味剂0.2～0.4份、助剂0.1～5份。本发明提供的技术方案制得的产品，具有线径均匀、横截面圆度较高、力学性能佳以及收缩率较小的优点，可应用于3D打印耗材领域，解决了现有技术中，聚丙烯材料在3D打印过程中力学性能差、易翘曲变形以及3D打印耗材尺寸精度低的技术缺陷，进一步推动聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展。

Description

一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种碳纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
3D打印即增材制造技术，是一种通过连续物理层叠加，逐层增加材料来生产三维实体的技术。3D打印的方式有很多种，其中熔融沉积成型(FDM)是目前市场上最常见的一种3D打印方式，其技术的创新发展快，但是其所能使用的打印材料较少，限制其发展。目前，常见的3D打印材料有聚乳酸(PLA)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、尼龙(PA)等，这些打印材料由于自身存在的缺点，限制了他们的应用。其中，聚乳酸力学性能和热学性能较差；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物打印时会产生刺鼻的气味；尼龙的成型温度较高且3D打印效果差，不适合桌面级3D打印机使用。
聚丙烯作为一种重要的高分子材料，以其价格低廉、加工性能优良、机械性能优越、耐热性能优越并且兼具安全、环保等优点，已发展成为当今世界上使用量最大的高分子材料之一，将其应用于3D打印领域能够很好的解决PLA和ABS应用于3D打印时的不足。同时聚丙烯的***格远低于PLA和ABS，这不仅能够降低3D打印用户的成本，也有助于推动3D打印技术的发展。但是未经改性的聚丙烯材料力学性能差、收缩率大，3D打印时易发生严重的翘曲变形、产品尺寸精度低等缺陷。同时由于熔融沉积这类3D打印对耗材的尺寸精度要求较高，一般要求线径误差为±0.03mm，圆度为±0.03mm，而实验证明未经改性的聚丙烯材料在加工成3D打印耗材时较为困难，尺寸精度较低，难以满足技术要求，将其应用于3D打印时会出现夹丝轮打滑、出丝不稳、易断丝和堵塞喷嘴等问题。这些不足都限制了聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展。
因此，研发出一种可用于3D打印的聚丙烯复合材料，用于解决现有技术中不足，进一步推动聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种碳纤维增强聚丙烯复合材料。
本发明另一目的在于提供上述碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述碳纤维增强聚丙烯复合材料在制备3D打印材料中的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，包括如下重量份的组分：
所述均聚聚丙烯的熔体质量流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为20～50g/10min；
所述共聚聚丙烯的熔体质量流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为5～20g/10min。
所述碳纤维为聚丙烯腈基短切碳纤维，其长度为2～8mm，优选为日本东丽公司的PX35CA0250-65或者韩国Amos Composites公司的CO70CP006-PEY。
所述除味剂为负载反应型除味剂的多孔吸附剂，3D打印机的工作过程是高分子材料的再次加热熔融冷却定形，这一过程常常伴随难闻的气味以及挥发性小分子，而3D打印机的工作地点又常常位于人员密集的办公场所，这些气味和挥发性小分子被内部人员吸收，将带来一系列的隐患。聚丙烯材料在加工过程中会产生酸类、烷氧基化合物、乙烯基、氨类、CO2等有害物质，这些物质若人长时间吸入会刺激感官，给人不舒服感甚至有害身体，对环境产生二次污染。
本发明所述的除味剂优选为硅胶、活性氧化铝和分子筛中的一种。
所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、光稳定剂等。
优选地，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)和硫代二丙酸二烷基酯(抗氧剂PS802)中的至少一种；
优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硅酮中的至少一种。润滑剂有助于出丝顺畅，提高产品的热稳定性。
优选地，所述光稳定剂为双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光稳定剂770)、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]](光稳定剂944)、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并***(UV-327)、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并***(UV-326)和2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并***(UV-234)中的至少一种。与抗氧剂并用，能提高耐热性，与紫外光吸收剂并用亦有协同作用，能进一步提高光稳定效果。由于聚丙烯分子结构中存在叔碳原子，极易被光、氧等作用导致降解影响产品性能。
一种上述碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)干燥：将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯混合均匀后，进行干燥得到聚丙烯混合物；
(2)混合搅拌：将步骤(1)所得聚丙烯混合物与除味剂、助剂混合，得到混合物；
(3)熔融共混造粒：将碳纤维和步骤(2)所得混合物经双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得碳纤维增强聚丙烯复合材料的颗粒状产物；
步骤(1)所述干燥的温度为60～120℃，干燥时间为1～5h；
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为80℃，干燥时间为4h。
步骤(2)所述混合物经高速混合机在转速为1000～2000r/min下搅拌3～10min得到。
步骤(3)所述碳纤维从侧喂料口加入双螺杆挤出机。
步骤(3)所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300～500r/min。
步骤(3)所述双螺杆挤出机从喂料段到模头处的各段(共六段)温度分别为100～170℃、160～190℃、170～200℃、170～210℃、180～220℃和200～230℃。
上述碳纤维增强聚丙烯复合材料在制备3D打印材料中的应用。
优选地，所述3D打印材料主要应用于机械结构部件，例如齿轮、轴承、风扇叶片、泵叶、自行车零部件、汽车工业零配件、渔具及一些精密工程制品。
所述的碳纤维增强聚丙烯复合材料在制备3D打印材料中的应用，具体包括以下步骤：
(1)3D打印耗材制备：将颗粒状碳纤维增强聚丙烯复合材料经3D打印耗材生产设备制备成条状产物；
(2)后处理：将步骤(1)所得条状产物经过干燥、检测、包装，得产品。
步骤(1)所述条状产物的直径为2～5.5mm，线径精度优选为0.01～0.05mm，圆度为0.01～0.05mm。
优选地，步骤(1)所述条状产物的直径为3mm，线径精度优选为±0.03mm，圆度为±0.03mm。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本发明制备的用于3D打印的碳纤维增强聚丙烯复合材料具有优异的机械强度、优良的尺寸稳定性，可部分替代用于结构部件的金属材料，主要应用于机械结构部件，例如齿轮、轴承、风扇叶片、泵叶、自行车零部件、汽车工业零配件、渔具及一些精密工程制品。本发明还提供了一种上述复合材料或上述制备方法得到的产品在3D打印中的应用。经实验测定可得，本发明提供的技术方案制得的产品，具有线径均匀、横截面圆度较高、力学性能佳以及收缩率较小的优点，可应用于3D打印耗材领域，解决了现有技术中，聚丙烯材料在3D打印过程中力学性能差、易翘曲变形以及3D打印耗材尺寸精度低的技术缺陷，进一步推动聚丙烯材料在3D打印材料领域的发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1
按以下质量百分比组成进行配比：
称取65份均聚聚丙烯(牌号：PPK1035，台湾化学纤维股份有限公司)、30份共聚聚丙烯(牌号：PPK8009，中国石油化工股份有限公司广州分公司)混合后在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.2份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中5份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：PX35CA0250-65，日本东丽公司)由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为140℃、160℃、170℃、180℃、190℃和210℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物绕卷设备绕卷成盘，并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
实施例2
按以下质量百分比组成进行配比：
称取65份均聚聚丙烯(牌号：PPK1035，台湾化学纤维股份有限公司)、27份共聚聚丙烯(牌号：PPK8009，中国石油化工股份有限公司广州分公司)混合后，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.2份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂944，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中8份聚丙烯腈基短切碳纤维由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为150℃、170℃、175℃、183℃、195℃和210℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物经绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
实施例3
按以下质量百分比组成进行配比：
称取65份均聚聚丙烯(牌号：PPZ30S，中煤陕西榆林能源化工有限公司)、25份共聚聚丙烯(牌号：PPK9010，台湾化学纤维股份有限公司)、混合后，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.3份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中10份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：PX35CA0250-65，日本东丽公司)由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为155℃、170℃、180℃、190℃、200℃和220℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物经绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
实施例4
按以下质量百分比组成进行配比：
称取40份均聚聚丙烯(牌号：PPZ30S，中煤陕西榆林能源化工有限公司)、48份共聚聚丙烯(牌号：PPK9010，台湾化学纤维股份有限公司)混合后，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.4份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以2000r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中12份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：PX35CA0250-65，日本东丽公司)经由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为155℃、172℃、180℃、185℃、190℃和210℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物经由绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
实施例5
按以下质量百分比组成进行配比：
称取25份均聚聚丙烯(牌号：PPZ30S，中煤陕西榆林能源化工有限公司)、67份共聚聚丙烯(牌号：PPK9010，台湾化学纤维股份有限公司)混合后，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.3份除味剂(活性氧化铝，北京北科绿洁环保科技有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中8份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：CO70CP006-PEY，韩国Amos Composites公司)由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为150℃、170℃、180℃、185℃、195℃和200℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物经由绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
对比例1
按以下质量百分比组成进行配比：
称取65份均聚聚丙烯(牌号：PPK1035，台湾化学纤维股份有限公司)、30份共聚聚丙烯(牌号：PPK8009，中国石油化工股份有限公司广州分公司)混合后在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.2份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中15份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：PX35CA0250-65，日本东丽公司)由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为140℃、160℃、170℃、180℃、190℃和210℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物绕卷设备绕卷成盘，并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
对比例2
按以下质量百分比组成进行配比：
称取65份均聚聚丙烯(牌号：PPK1035，台湾化学纤维股份有限公司)、27份共聚聚丙烯(牌号：PPK8009，中国石油化工股份有限公司广州分公司)混合后，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.2份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂944，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中8份聚丙烯腈基短切碳纤维由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为150℃、170℃、175℃、183℃、195℃和210℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为1.75mm的条状物，条状产物经绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
对比例3
本对比例选取市售某公司(3D打印聚丙烯耗材，线径3.0mm，广州市傲趣三维科技有限公司)用于3D打印的聚丙烯材料。
将实施例1-5以及对比实施例1-3的产品经由3D打印机进行3D打印测试，同时观察记录3D打印过程的打印现象。
对比例4
按以下质量百分比组成进行配比：
称取90份均聚聚丙烯(牌号：PPZ30S，中煤陕西榆林能源化工有限公司)，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.3份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中10份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：PX35CA0250-65，日本东丽公司)由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为155℃、170℃、180℃、190℃、200℃和220℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物经绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
对比例5
按以下质量百分比组成进行配比：
称取65份均聚聚丙烯(牌号：PPK1035，台湾化学纤维股份有限公司)、30份共聚聚丙烯(牌号：PPK8009，中国石油化工股份有限公司广州分公司)混合后在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.2份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为140℃、160℃、170℃、180℃、190℃和210℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物绕卷设备绕卷成盘，并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
对比例6
按以下质量百分比组成进行配比：
称取90份共聚聚丙烯(牌号：PPK9010，台湾化学纤维股份有限公司)，在80℃条件下干燥4h得第一产物；
将第一产物以1000r/min的转速搅拌5min后加入0.3份除味剂(4A型分子筛，上海有新分子筛有限公司)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份硬脂酸钙以及0.1份光稳定剂770，再次以1500r/min的转速继续搅拌10min得第二产物；
第二产物经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，得第三产物。其中10份聚丙烯腈基短切碳纤维(牌号：PX35CA0250-65，日本东丽公司)由侧喂料口加入，双螺杆挤出机的转速为300r/min，双螺杆挤出机从喂料段到模头的各段(共六段)温度分别为155℃、170℃、180℃、190℃、200℃和220℃。
第三产物经过3D打印耗材生产设备制备成直径为3mm的条状物，条状产物经绕卷设备绕卷成盘并在70℃条件下干燥48h后经过检测、包装得最终产品。
经实际观察，实施例1～5在3D打印过程中出料顺畅、层与层之间粘结好、未发生断丝堵喷嘴现象、且未出现翘曲变形现象；
表1实施例1～5和对比例1～6的力学强度
由表1可见，和实施例1相比，对比例1中聚丙烯腈基短切碳纤维添加份数增加到15份后，条状物的力学强度虽然较为良好，但是由于材料较硬难以绕成盘转，出现3D打印成品出现多处缺丝现象，因此不适合作为3D打印材料；对比例2和实施例2相比，若制备的条状物为1.75mm时，条状物的横截面形状不规则，样条表面粗糙，线径精度较差；对比例3在3D打印过程中发生严重翘曲变形现象。对比例4与实施例3相比，基料全部采用传统的均聚聚丙烯(不添加共聚聚丙烯)，材料的强度增加，条状物由于较硬，出现翘曲变形的现象，难以绕成盘转，不适合做3D打印材料；对比例5和实施例1相比，不添加碳纤维时，材料的强度明显降低，收缩率偏大，条状物的横截面形状不规则，轻微翘曲；对比例6和实施例3相比，基料全部采用共聚聚丙烯(不添加均聚聚丙烯)，材料的强度降低，条状物横截面变成椭圆，而且轻微翘曲，不利于3D打印。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：
所述均聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为20～50g/10min；
所述共聚聚丙烯的熔体流动速率在230℃、2.16Kg的测试条件下为5～20g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：
所述碳纤维为聚丙烯腈基短切碳纤维，其长度为2～8mm。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：
所述除味剂为负载反应型除味剂的多孔吸附剂。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：
所述助剂包括抗氧剂、润滑剂、光稳定剂。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：
所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二烷基酯中的至少一种；
所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硅酮中的至少一种；
所述光稳定剂为双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)胺]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]]、2-(2′-羟基-3′,5′-二叔丁基苯基)-5-氯苯并***、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并***和2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并***中的至少一种。
7.一种根据权利要求1～6任一项所述碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
(1)干燥：将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯混合均匀后，进行干燥得到聚丙烯混合物；
(2)混合搅拌：将步骤(1)所得聚丙烯混合物与除味剂、助剂再次混合，得到混合物；
(3)熔融共混造粒：将碳纤维和步骤(2)所得混合物经双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得碳纤维增强聚丙烯复合材料的颗粒状产物。
8.根据权利要求7所述的一种碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述干燥的温度为60～120℃，干燥时间为1～5h；
步骤(2)所述混合物经高速混合机，在转速为1000～2000r/min下，搅拌3～10min得到；
步骤(3)所述碳纤维从侧喂料口加入双螺杆挤出机；
步骤(3)所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300～500r/min；
步骤(3)所述双螺杆挤出机从喂料段到模头处的六段的温度分别为100～170℃、160～190℃、170～200℃、170～210℃、180～220℃和200～230℃。
9.根据权利要求1～6任一项所述碳纤维增强聚丙烯复合材料在制备3D打印材料中的应用。
10.根据权利要求9所述碳纤维增强聚丙烯复合材料在制备3D打印材料中的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)3D打印耗材制备：将颗粒状碳纤维增强聚丙烯复合材料经3D打印耗材生产设备制备成条状产物；
(2)后处理：将步骤(1)所得条状产物经过干燥、检测、包装，得产品；
步骤(1)所述条状产物的直径为2～5.5mm，线径精度为0.01～0.05mm，圆度为0.0.1～0.05mm。
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