一种高强度大豆秸秆3D打印材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高强度大豆秸秆3D打印材料，属于3D打印用材料制备技术领域，所述高强度大豆秸秆3D打印材料以重量份为单位，包括以下原料：大豆秸秆粉末80‑115份、聚乳酸31‑48份、二聚磷酸钾22‑32份、二丙二醇甲醚醋酸酯25‑28份、特定合成剂16‑23份、淀粉合成剂7‑12份。本发明专利技术制成的材料具有很好的韧性、冲击强度，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度、无毒、低碳环保、成本低，具有木质色泽，可循环回收利用，有很高的经济价值和广阔的市场前景。

High strength soybean straw 3D printing material

The invention discloses a high strength soybean straw 3D printing materials, 3D printing technology field belongs to the prepared materials, the high strength of soybean straw 3D printing materials by weight as a unit, and comprises the following raw materials of soybean straw powder 80 115 copies, 48 copies, 31 polylactic acid two phosphorus acid potassium 22 32, two propylene glycol ether acetate 25 28 copies, 23 copies of the 16 agent specific synthesis, starch synthesis 12 agent 7. The present invention is made of material with good toughness, impact strength, through 3D printing technology to print out the products of high quality, high impact, high strength, non-toxic, low carbon environmental protection, low cost, with wood color, recyclable, has high economic value and broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度大豆秸秆3D打印材料
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种高强度大豆秸秆3D打印材料。
技术介绍
3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或农作物秸秆等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。虽然3D打印技术有着上述的技术优势，但是从其它方面来说，又存在一定的劣势，重点体现在材料方面，可以说是一个非常大的短板，材料品种贫乏，价格昂贵，直接制约着整体发展。从技术角度而言，3D打印不是一项高深艰难的技术，它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司，它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经实现。但是，这些材料种类与日常使用材料相比，还相差甚远,不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，昂贵的要四万元左右。中国近二十年来由于煤、电、天然气的普及、各种工业制品的丰富，农村对农作物秸秆的需求减少，农作物秸秆的处理成为了一个严重的社会问题，很多地方农民仍然直接在地里燃烧农作物秸秆，引发空气污染、火灾、飞机无法正常起降等后果。农作物秸秆3D打印材料不仅生产成本低，还减少二氧化碳的排放量。根据有关调查研究生产14000t农作物秸秆3D打印材料可以减少每年22400t的二氧化碳排放。对农作物秸秆回收，解决农作物资源的浪费，将其转化为3D打印材料。通过3D打印将“中国制造”转变为“中国智造”，适应我国可持续发展环境友好的经济发展方针，具有跨时代重要意义；对积极践行创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，围绕产业转型升级，发挥科技创新对经济社会发展的支撑引领作用、发挥市场配置技术创新资源的决定性作用和企业技术创新主体作用具有积极意义。现有的3D打印耗材大多都是以石油提炼高分子聚合物为主，例如：ABS、PP、PE、nylon、HIPS、PC属于不可降解材料，废弃的3D打印材料或制品将给生态环境造成巨大的负担，开发一种能充分利用废弃农作物的可降解3D打印材料，既可以充分利用农作物的副产品秸秆，又能作为可降解材料，使打印后的材料不会因为丢弃而给生态环境造成白色污染。专利CN102153801A公布了一种秸秆塑料及其生产方法，公开日期：2011年8月17日，公开了将秸秆材料和聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物中的任意至少一种进行共混挤出造粒，其材料可以作为吹塑、拉片、注塑，由于其采用的原料秸秆粉末较大不能适合3D打印挤出头的要求。专利CN103013150A公布了一种用于生产土木产品的秸秆塑料及其生产方法，公开日期：2013年4月3日，公开了将秸秆与其他塑料进行共混改性后造粒，其制品主要用在生产盲沟、排水等土木产品。但因其制品不能长时间使用并不能适合3D打印的要求，制品在180天后失去使用性能并逐渐崩解。其粒子加入了滑石粉、硅藻土制品的韧性、强度较差，不能满足3D打印耗材制备收卷。专利CN104312119A公布了一种秸秆3D打印耗材及其制备方法，配方包括以下质量比的原料：聚乳酸40％-69％、秸秆粉末30％-59％、相容剂0％-5％和其他助剂0.2％-3％，但该秸秆3D打印耗材存在韧性、冲击强度，抗冲等性能较差的缺点。
技术实现思路
本专利技术提供一种高强度大豆秸秆3D打印材料，以解决现有秸秆3D打印耗材存在韧性、冲击强度，抗冲等性能较差等问题。本专利技术制成的材料具有很好的韧性、冲击强度，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有木质色泽，可循环回收利用，有广阔的市场前景。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高强度大豆秸秆3D打印材料，以重量份为单位，包括以下原料：大豆秸秆粉末80-115份、聚乳酸31-48份、二聚磷酸钾22-32份、二丙二醇甲醚醋酸酯25-28份、特定合成剂16-23份、淀粉合成剂7-12份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂13-19份、发生剂10-16份、偶联剂a9-14份、表面活性剂2-4份、相容剂13-15份、增塑剂a8-14份、抗氧剂8-12份、聚凝剂6-8份、终止剂4-6份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N，N-二甲基乙酰胺8-13份、环氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化剂1-2份、偶联剂b0.2-0.6份、引发剂0.1-0.2份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂0.1-0.3份、消泡剂0.3-0.8份、增塑剂b0.4-0.9份、增韧剂0.3-0.7份、增粘剂0.3-0.6份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.1-0.2份；所述偶联剂b为2，5-二甲基-2，5-双(苯甲酰过氧)-己烷；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为柠檬酸酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的高强度大豆秸秆3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的秸秆粉碎，过80-100目筛子，制得粉末，所述粉末在83-94℃下干燥2-3h，控制水分含量在0.05％以下，制得初级原材料大豆秸秆粉末；S2：向步骤S1制得的初级原材料大豆秸秆粉末中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、二丙二醇甲醚醋酸酯、特定合成剂，升温至172-200℃，在转速为100-300r/min下搅拌熔解2-4h，然后冷却至室温，制得改性的秸秆3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S21：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117-128℃，在转速为100-200r/min下反应68-82min，制得物料A；S22：向步骤S21制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143-156℃，在转速为300-400r/min下反应145-232min，制得物料B；S23：向步骤S22制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂混合后降温至108-125℃，在转速为200-300r/min下反应62-135min，制得特定合成剂；S3：将步骤S2制得的改性的秸秆3D打印二级材料在温度为-90--110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为170-200℃，转速为102-116r/min下，经挤压丝条，制得高强度大豆秸秆3D打印材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S31：配制浓度为18-25Be’，pH值为3.1-3.8的淀粉浆a；S32：向步骤S31制得的淀粉浆a中加入浓度为4％-8％的戊二酸二甲酯、N，N-二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42-58℃，搅拌转速为70-100r/min下进行交联接枝反应2.5-3.5h，制得浆料b本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度大豆秸秆3D打印材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：大豆秸秆粉末80‑115份、聚乳酸31‑48份、二聚磷酸钾22‑32份、二丙二醇甲醚醋酸酯25‑28份、特定合成剂16‑23份、淀粉合成剂7‑12份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂13‑19份、发生剂10‑16份、偶联剂a 9‑14份、表面活性剂2‑4份、相容剂13‑15份、增塑剂a 8‑14份、抗氧剂8‑12份、聚凝剂6‑8份、终止剂4‑6份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80‑130份、戊二酸二甲酯10‑16份、N，N‑二甲基乙酰胺8‑13份、环氧氯丁烷2‑5份、尿素1.5‑3.5份、糊化剂1‑2份、偶联剂b 0.2‑0.6份、引发剂0.1‑0.2份、催化剂0.1‑0.2份、稳定剂0.1‑0.3份、消泡剂0.3‑0.8份、增塑剂b 0.4‑0.9份、增韧剂0.3‑0.7份、增粘剂0.3‑0.6份、耐水剂0.2‑0.4份、抗菌剂0.1‑0.2份；所述偶联剂b为2，5‑二甲基‑2，5‑双(苯甲酰过氧)‑己烷；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为柠檬酸酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的高强度大豆秸秆3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的秸秆粉碎，过80‑100目筛子，制得粉末，所述粉末在83‑94℃下干燥2‑3h，控制水分含量在0.05％以下，制得初级原材料大豆秸秆粉末；S2：向步骤S1制得的初级原材料大豆秸秆粉末中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、二丙二醇甲醚醋酸酯、特定合成剂，升温至172‑200℃，在转速为100‑300r/min下搅拌熔解2‑4h，然后冷却至室温，制得改性的秸秆3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S21：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117‑128℃，在转速为100‑200r/min下反应68‑82min，制得物料A；S22：向步骤S21制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143‑156℃，在转速为300‑400r/min下反应145‑232min，制得物料B；S23：向步骤S22制得的物料B中加入增塑剂a、终止剂混合后降温至108‑125℃，在转速为200‑300r/min下反应62‑135min，制得特定合成剂；S3：将步骤S2制得的改性的秸秆3D打印二级材料在温度为‑90‑‑110℃下粉碎，加入淀粉合成剂混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为170‑200℃，转速为102‑116r/min下，经挤压丝条，制得高强度大豆秸秆3D打印材料；所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S31：配制浓度为18‑25Be’，pH值为3.1‑3.8的淀粉浆a；S32：向步骤S31制得的淀粉浆a中加入浓度为4％‑8％的戊二酸二甲酯、N，N‑二甲基乙酰胺、偶联剂b、催化剂，然后在温度为42‑58℃，搅拌转速为70‑100r/min下进行交联接枝反应2.5‑3.5h，制得浆料b；S33：向步骤S32制得的浆料b中加入糊化剂，调节pH值为9.1‑9.8，接着加入环氧氯丁烷、尿素、引发剂、增塑剂b、增韧剂、增粘剂、耐水剂、抗菌剂，然后在温度为55‑61℃，搅拌转速为80‑120r/min下进行交联反应1.2‑1.8h，制得浆料c；S34：将步骤S33制得的浆料c中加入稳定剂，调节pH值为8.3‑8.5，升温至73‑77℃，糊化50‑55min，糊化结束后降至30‑33℃，加入消泡剂，在转速为90‑130r/min下搅拌8‑12min，制得淀粉合成剂。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度大豆秸秆3D打印材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：大豆秸秆粉末80-115份、聚乳酸31-48份、二聚磷酸钾22-32份、二丙二醇甲醚醋酸酯25-28份、特定合成剂16-23份、淀粉合成剂7-12份；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂13-19份、发生剂10-16份、偶联剂a9-14份、表面活性剂2-4份、相容剂13-15份、增塑剂a8-14份、抗氧剂8-12份、聚凝剂6-8份、终止剂4-6份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉80-130份、戊二酸二甲酯10-16份、N，N-二甲基乙酰胺8-13份、环氧氯丁烷2-5份、尿素1.5-3.5份、糊化剂1-2份、偶联剂b0.2-0.6份、引发剂0.1-0.2份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂0.1-0.3份、消泡剂0.3-0.8份、增塑剂b0.4-0.9份、增韧剂0.3-0.7份、增粘剂0.3-0.6份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.1-0.2份；所述偶联剂b为2，5-二甲基-2，5-双(苯甲酰过氧)-己烷；所述引发剂为偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯；所述催化剂为铂催化剂；所述稳定剂为有机锡稳定剂；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增塑剂b为柠檬酸酯；所述增韧剂为聚丙二烯橡胶；所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷；所述耐水剂为硼酸；所述抗菌剂为碳酸锂；所述的高强度大豆秸秆3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的秸秆粉碎，过80-100目筛子，制得粉末，所述粉末在83-94℃下干燥2-3h，控制水分含量在0.05％以下，制得初级原材料大豆秸秆粉末；S2：向步骤S1制得的初级原材料大豆秸秆粉末中加入聚乳酸、二聚磷酸钾、二丙二醇甲醚醋酸酯、特定合成剂，升温至172-200℃，在转速为100-300r/min下搅拌熔解2-4h，然后冷却至室温，制得改性的秸秆3D打印二级材料；所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S21：将发生剂、偶联剂a、相容剂、抗氧化剂混合升温至117-128℃，在转速为100-200r/min下反应68-82min，制得物料A；S22：向步骤S21制得的物料A中加入调节剂、聚凝剂混合后升温至143-156℃，在转速为300-400r/min下反应145-232min，制得物料B；S23：向步骤S22制得的物料B中加入增塑剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃杨华，范稚莲，
申请(专利权)人：南宁梦幻三体环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45