一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法技术

技术编号:15716578 阅读:211 留言:0更新日期:2017-06-28 14:19
本发明专利技术涉及生物可降解3D打印耗材及其制备方法技术领域,是一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法。本发明专利技术所述的低成本生物可降解3D打印耗材能够满足FDM 3D打印所需耗材的力学性能和机械性能的要求,本发明专利技术所述的低成本生物可降解3D打印耗材相对于现有市面常见的3D打印耗材而言,生产成本较低,这是由于生物可降解填充物的加入,降低了本发明专利技术所述的低成本生物可降解3D打印耗材的生产成本,另外,本发明专利技术所述的低成本生物可降解3D打印耗材未添加无机矿物滑石粉,防止了耗材在降解过程中对土壤的污染,并且本发明专利技术所述的低成本生物可降解3D打印耗材能够完全降解,有效地避免了残留物对土壤的污染。

Low cost biodegradable 3D printing consumables and preparation method thereof

The invention relates to biodegradable 3D printing consumables and a preparation method thereof, and is a low cost biodegradable 3D printing consumables and a preparation method thereof. The mechanical properties and mechanical properties of the low cost of biodegradable 3D printing supplies to meet the FDM 3D printing materials needed for the requirements of the low cost of biodegradable 3D printing supplies to 3D printing supplies the existing common market, the production cost is low, this is due to the addition of biodegradable filler that reduces the cost of biodegradable 3D printing supplies production cost, in addition, the low cost of biodegradable 3D printing supplies without adding inorganic mineral talc, prevent the material consumption in the process of degradation of soil pollution, and the low cost of biodegradable 3D printing supplies to complete degradation, effectively avoids the pollution to the soil.

【技术实现步骤摘要】
一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法
本专利技术涉及一种低成本生物可降解的高分子复合材料,主要应用在3D打印领域,特别是涉及一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法。
技术介绍
3D打印是一种快速成型技术,它以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或者塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方法来构造物体的技术。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。随着3D打印技术的日益成熟,打印材料的发展越来越成为推动3D打印前进的关键环节。现有的3D打印耗材方面,高分子材料与金属运用最为广泛,其中,高分子复合材料以其易于加工、处理简单、质量相对轻便等方面的优点,在材料应用领域尤为突出。但是,随着当前社会环境污染问题的日益严峻,许多对环境可能造成污染的材料都遭到了淘汰或者限制使用。在高分子材料中,聚乳酸(PLA)以其独特的生物可降解性及环境友好性,获得了极大地好评。PLA是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资源所提取出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸,再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,是公认的环境友好材料。淀粉是一种天然高分子化合物,其来源广泛,品种繁多,成本低廉,且能在各种自然环境下降解,不会造成任何污染。因此,PLA/淀粉共混材料制备而成的3D打印耗材可以作为一种完成生物可降解材料使用,并降低耗材成本。本专利技术所要解决的技术问题在于现有高分子材料制成的3D打印耗材大多数在环境中不可完全降解,对环境会产生污染。利用生物可降解材料聚乳酸(PLA)及淀粉熔融共混制备而成的3D打印耗材,不仅对环境友好,可完全降解,分解成二氧化碳和水,并且结合淀粉来源广泛,成本低廉等特点,降低了耗材成本。
技术实现思路
本专利技术的研究目的在于解决3D打印耗材的研发问题,利用淀粉的廉价性及生物课降解性,结合PLA生物可降解性、环境友好性,利用单螺杆高温挤出机熔融共混工艺,采用3D打印生产线,制备一种低成本生物可降解的3D打印耗材。为了实现上述专利技术的目的,本专利技术提供以下技术方案:(1)原料按重量份数计包括59份至79.9份的生物可降解树脂、15份至35份的生物可降解填充物、1份至3份的润滑剂、0.1份至1份的抗氧剂。(2)将所需要量的生物可降解树脂、生物可降解填充物、润滑剂、相容剂和抗氧剂搅拌混合均匀后得到混合料,其中:搅拌速度为800转/分至2300转/分,搅拌时间为15s至35s。(3)将混合料喂入单螺杆挤出机进行混炼和熔融,在混炼和熔融的过程中,一区的温度为170℃至180℃,二区的温度为175℃至185℃,三区的温度为180℃至185℃,眼模的温度为180℃至185℃,机夹的温度为180℃至185℃,机头的温度为180℃至190℃。(4)将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却,其中,冷却水的温度为50℃至60℃。(5)冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪,通过调节喂料速度及牵引速度,调节线材直径,其中,线材直径为1.73mm至1.77mm。(6)通过自动收卷机,将直径调节合格的线材收卷成盘,其中每盘的线材重量为1000g至1030g。(7)将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封,包装完成。本专利技术的优点在于:本专利技术所述方法制备的低成本生物可降解3D打印耗材,主体使用材料为PLA与淀粉,其中PLA在环境中可完全降解,对环境无污染,淀粉价格低廉,且具有生物可降解性,在自然环境下可完全降解,不污染环境。利用淀粉填充PLA制成的3D打印耗材具备满足FDM3D打印所需耗材的力学性能和机械性能的要求,并且制件在废弃以后可完全降解,对环境不会产生污染,具有极大的市场前景与发展潜力。具体实施方式本专利技术所阐述的是一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法,以下通过具体实施例进一步进行说明,但本专利技术不仅限于以下实施例。实施例一(1)按照以下组分配比配置实验材料:PLA4032D60份,玉米淀粉37份,润滑剂白油2份,抗氧剂31140.5份,抗氧剂1680.5份。(2)将上述实验原料置于高速混合机中充分混合20s,得到混合均匀的实验料,转速为1500r/min(3)将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温熔融挤出,其中挤出机的6段温度依次为170℃、175℃、175℃、175℃、185℃、185℃。(4)将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却,其中,冷却水的温度为50℃。(5)冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪,通过调节喂料速度及牵引速度,调节线材直径,控制线材直径为1.75mm。螺杆转速为11.5Hz,收卷速度为5.6Hz.(6)通过自动收卷机,将直径调节合格的线材收卷成盘,其中每盘的线材重量为1000g。(7)将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封,包装完成。实施例二(1)按照以下组分配比配置实验材料:PLA2003D70份,玉米淀粉28份,润滑剂白油1.5份,抗氧剂31140.25份,抗氧剂1680.25份。(2)将上述实验原料置于高速混合机中充分混合25s,得到混合均匀的实验料,转速为1800r/min(3)将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温熔融挤出,其中挤出机的6段温度依次为175℃、175℃、175℃、180℃、185℃、190℃。(4)将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却,其中,冷却水的温度为55℃。(5)冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪,通过调节喂料速度及牵引速度,调节线材直径,控制线材直径为1.75mm。螺杆转速为12.6Hz,收卷速度为5.9Hz.(6)通过自动收卷机,将直径调节合格的线材收卷成盘,其中每盘的线材重量为1000g。(7)将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封,包装完成。本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种低成本生物可降解3D打印耗材,其特征在于原料按重量份数计包括59份至79.9份的生物可降解树脂、15份至35份的生物可降解填充物、1份至3份的润滑剂、0.1份至1份的抗氧剂,该低成本生物可降解3D打印耗材按下述步骤得到:第一步,将所需要量的生物可降解树脂、生物可降解填充物、润滑剂、相容剂和抗氧剂搅拌混合均匀后得到混合料,其中:搅拌速度为800转/分至2300转/分,搅拌时间为15s至35s;第二步,将混合料喂入单螺杆挤出机进行混炼和熔融,在混炼和熔融的过程中,一区的温度为170℃至180℃,二区的温度为175℃至185℃,三区的温度为180℃至185℃,眼模的温度为180℃至185℃,机夹的温度为180℃至185℃,机头的温度为180℃至190℃;第三步,将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却,其中,冷却水的温度为50℃至60℃;第四步,冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪,通过调节喂料速度及牵引速度,调节线材直径,其中,线材直径为1.73mm至1.77mm;第五步,通过自动收卷机,将直径调节合格的线材收卷成盘,其中每盘的线材重量为1000g至1030g;第六步,将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封,包装完成。...

【技术特征摘要】
1.一种低成本生物可降解3D打印耗材,其特征在于原料按重量份数计包括59份至79.9份的生物可降解树脂、15份至35份的生物可降解填充物、1份至3份的润滑剂、0.1份至1份的抗氧剂,该低成本生物可降解3D打印耗材按下述步骤得到:第一步,将所需要量的生物可降解树脂、生物可降解填充物、润滑剂、相容剂和抗氧剂搅拌混合均匀后得到混合料,其中:搅拌速度为800转/分至2300转/分,搅拌时间为15s至35s;第二步,将混合料喂入单螺杆挤出机进行混炼和熔融,在混炼和熔融的过程中,一区的温度为170℃至180℃,二区的温度为175℃至185℃,三区的温度为180℃至185℃,眼模的温度为180℃至185℃,机夹的温度为180℃至185℃,机头的温度为180℃至190℃;第三步,将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却,其中,冷却水的温度为50℃至60℃;第四步,冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪,通过调节喂料速度及牵引速度,调节线材直径,其中,线材直径为1.73mm至1.77mm;第五步,通过自动收卷机,将直径调节合格的线材收卷成盘,其中每盘的线材重量为1000g至1030g;第六步,将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封,包装完成。2.根据权利要求1所述的低成本生物可降解3D打印耗材,其特征在于所用生物可降解树脂材料为聚乳酸,其牌号为4032D、2003D、4043D中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的低成本生物可降解3D打印耗材,其特征在于生物可降解填充物为玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉、大米淀粉中的任意一种。4.根据权利要求1所述的低成本生物可降解3D打印耗材,其特征在于润滑剂为白油、柠檬酸三正丁酯、硬脂酸、PE蜡中的一种或一种以上;抗氧剂为168、3114、DSTP、101...

【专利技术属性】
技术研发人员:隋尊阳谢众杨鑫
申请(专利权)人:四川鑫达企业集团有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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