电解精炼铜是制备高纯铜的有效方法之一。传统电解精炼铜阴极板多为钛种板或者不锈钢板,工艺复杂,价格昂贵,剥离困难。针对存在的一些问题,本文采用3D打印技术打印电解精炼铜所用的阴极板,着重研究了阴极板所需要的导电3D打印耗材。分别以碳纳米管(MWCNTs)和膨胀石墨(EG)为导电填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体材料,采用熔融共混法制备导电3D打印耗材,研究了复合材料的导电性能及力学性能。并将EG/MWCNTs/TPU应用于电解精炼铜实验中,探究不同工艺条件对塑料阴极板制备阴极铜质量的影响。本文首先将MWCNTs和TPU通过熔融共混制备MWCNTs/TPU 3D打印耗材,并调节了复合材料中MWCNTs含量,采用四探针仪和万能试验机研究了复合材料的导电性及力学性能,测试结果发现:随着复合材料中MWCNTs含量的增加,复合材料导电性有了明显的提高,而复合材料拉伸强度和断裂延展率明显下降,复合材料力学性能变差。MWCNTs的最优添加量为10 wt%,其电导率1.80Ω·cm,拉伸强度为6.95 MPa。为进一步提高复合材料导电性,采用EG和MWCNTs双组份混合导电填料,制备EG/MWCNTs/TPU 3D打印导电耗材。通过对EG/MWCNTs/TPU复合材料的性能测试发现:随着EG的加入,复合材料的电阻率有效降低,拉伸强度和断裂延展率先增大后减小,可能是因为EG有效促进了基体中导电网络的形成及导电填料的分布。最终选择EG(9wt%)/MWCNTs(10wt%)/TPU(81wt%)为最优条件制备3D打印耗材,该复合材料的电导率为0.23Ω·cm,拉伸强度为6.99 MPa。采用纯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)为3D打印耗材,设计并打印出实验室用电解精炼铜电解槽。采用EG/MWCNTs/TPU为3D导电打印耗材,打印导电塑料阴极板,并进行恒电流电解精炼铜实验。研究发现相对于传统的钛种板及不锈钢阴极板,导电塑料阴极板制备的阴极铜镀层表面更平整且容易剥离。为验证导电塑料阴极板在工业上应用可行性,探究不同电解精炼铜工艺条件对阴极铜镀层质量的影响。通过改变无水硫酸铜浓度、电流密度、电解温度、极间距及添加剂的种类和浓度进行电解精炼铜实验,得到不同质量的铜镀层。采用SEM和XRD进行形貌和结构分析,发现无水硫酸铜浓度90-110 g/L,通电电流110-130 mA,电解温度50-60℃,极间距4-5 cm,以浓度15 mg/L的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐为添加剂时,阴极铜表面平整且易剥离,ICP测试阴极铜中铜含量高达99.9799%。