一种酒渣基复材以及利用该复材制备3D打印用线材的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一酒渣基复材，该复材括以下组分：40%‑90%高分子和10%‑60%酒渣原料粉末，总质量百分含量为100%，该酒渣基环保复材还可包括添加剂组合，该添加剂组合的添加量不大于高分子和酒渣原料粉末总质量的50%。应用于加工制品，如射出成型产品，以及3D打印上的线材，具体为一种酒渣基复材及3D打印用环保线材及其制法。本发明专利技术中，酒渣原料粉末的添加，实践了资源回收再利用的理念，降低了高分子原料的使用成本，使3D打印制品有仿木质感的效果，并且提升材料强度、韧性、结晶度以及结晶速率，此外也改善了其生物可降解效能和生物相容性，减少生物毒性，增加高分子复材及3D打印线材的应用与环保价值。

A composite material and the dregs of the composite preparation process using wire for 3D printing

The invention relates to a composite material of the lees, composite material includes the following components: 40% 90% and 10% 60% polymer schlempe powder, the total mass fraction was 100%, the lees based environmental protection composite material can also include additive combination, adding the additive combination is not greater than the polymer and slag powder of total wine the quality of 50%. Applied to the processing of products, such as injection molding products, and 3D printing on the wire, in particular to a schlempe matrix composite and 3D printing with environmental protection wire and its preparation method. In the invention, adding lees powder, the practice of recycling concept, reduce the cost of polymer materials, making 3D printing products are imitation wood effect, and enhance the material strength, toughness, crystallinity and crystallization rate, but also improves the compatibility of the biodegradable and biological efficiency, reduce biological toxicity, increase application and environmental value of polymer composites and 3D print wire.

【技术实现步骤摘要】
一种酒渣基复材以及利用该复材制备3D打印用线材的工艺
本专利技术属于工程材料的制备领域，涉及应用于加工制品(射出)、3D打印上的环保线材，具体为一种酒渣基复材以及利用该复材制备3D打印用线材的工艺。
技术介绍
由于文明的发展、科技的进步，造成废弃物愈来愈多，环境的污染也加速了全球的恶化，为节约全球的天然资源，全球许多较先进的国家多已建立资源回收制度，资源回收废物再利用，腐朽也可以化为神奇。我国每年白酒产量都超过1千万吨，按照传统的出糟比例，1吨酒大约可产生3吨的酒渣的量，换句话说，每年白酒渣的产量超过3千万吨。酒渣除了少数的应用外，至今仍无法有效的被运用，过量的酒渣，大多只能被当成废弃物掩埋，无疑对环境是一种污染。酒渣应用于高分子方面的研究与专利极少，回收酒渣若能有效应用于高分子复材，不仅可以减少环境污染的问题，还可以替市场创造极大的价值。3D打印(3Dprinting)，也称为增材制造，属于快速成形技术的一种，是一种以数字模型档案为基础的直接制造技术，几乎可以制造任意形状三维实体，通过通过逐层打印的方式来构造物体的技术，以逐层堆迭累积的方式，来建构物体的一种制造工艺。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常应用在模具制造、工业设计等领域。该技术在珠宝饰品、穿戴类(如鞋子、帽子)、建筑、各种工程施工、牙科和医疗产业以及其他领域都有所应用…等等。目前市面上较常见的家用3D打印机的成型方式，所使用的材料最普遍为PLA线材、ABS线材。PLA线材虽有诸多优点，但其主要来源为可食用的玉米，在全球暖化的趋势下，食物来源短缺的未来，会有与人类争食的缺点，因此资源与成本的消耗还是不低，此外聚乳酸线材的脆性过高，以及结晶速率过慢都有需要改善的空间。因此寻求降低聚酸乳成本，并且提升其韧性与结晶速率，可以大幅提高聚乳酸线材的应用价值。ABS为石油基材料，除了会消耗在地球有限的资源外，其在3D打印时会散发出难闻的气味与轻微毒性，减少ABS塑料的用量，或添加可吸收ABS气味或毒性的原料，是其可以提升ABS在3D打印
的价值。鉴于上述说明，如何提供一种不同环保复材，可应用于各种加工制品如射出，或是3D打印线材，能够降低高分子塑料的用量，来减轻与人类争食的疑虑或减少石油能源的消耗，并且使复材有仿木质感的效果，来提供给文艺创作者更多的天然素材选项。而国内外目前的仿木的射出产品或3D打印线材，多为利用木粉作为添加料(如桧木、松木…等等)，使其3D打印制品呈现仿木的效果，然而这些木粉的来源，需要砍伐树木来获取源料，这样的行为会使全球暖化现象更加剧烈。基于上述理由，要是能将国人饮酒文化而进行大量酿造发酵后所产生的大量废弃酒渣回收，将其处理后作为高分子复材的添加物降低复材的成本、并且补强高分子本身的缺陷、提高其多种性能，如：结晶度、结晶速率、生物可降解速率与生物相容性，并减少高分子的生物毒性，进而提升废弃酒渣的回收再利用的应用价值。
技术实现思路
本专利技术基于以上技术问题，提供一种酒渣基复材以及利用该复材制备3D打印用线材的工艺。该工艺将国人爱饮酒所产生的大量废弃物回收，将其处理后作为射出复材母粒、再与高分子添加制备复材，降低其生产成本，并补强高分子本身的缺陷、提高其结晶性能、提升废弃酒渣的回收再利用的应用价值。本专利技术的具体技术方案如下：一种酒渣基的复材，以质量百分含量计，其包括以下含量的组分：40％－90％高分子化合物和10％－60％酒渣粉，总质量百分含量为100％，所述的高分子化合物为聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、丙烯－丁二烯－苯二烯共聚物(ABS)、聚烯烃、聚对苯二甲酸酯类(如：PET、PTT、PBT、PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚酰胺(PA)中的任意一种或几种的混合物或其共聚物；所述的酒渣粉末是指：将酿酒发酵后的酒渣(尤指五谷杂粮类酒渣，如：大曲、小曲、特曲、头曲、二曲、红曲)经清洗并经清洗、阳光曝晒、高温干燥、粉碎研磨后制成的粉末，含水率低于0.1wt％。该复材中还包括添加剂组合，该添加剂组合的添加量≤高分子化合物和酒渣粉末总质量的50％。所述添加剂组合包括相容剂、润滑剂、增韧剂、抗氧化剂中的任意一种或几种的混合物；以高分子化合物和酒渣粉末的总质量计，相容剂的添加量为0－3.5％；润滑剂为0－20％；增韧剂为0－2％；抗氧化剂为0－0.5％。所述的相容剂选缩水甘油酯、恶唑啉型、酸酐型、羧酸型、环氧型、羟基型、环氧型反应型、钛酸酯型、硅烷型、酰亚胺型(为改性聚丙烯酸酯)和异氰酸酯型中的任意一种或几种的混合物。所述的增韧剂分为低分子增韧剂和高分子增韧剂，低分子增韧剂选自DuPontBiomaxStrong，BASFADR4368，BASFADR4370F或各厂家生产的用于聚合物增韧添加剂。所述的高分子增韧剂选自聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚酯内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯醇(PVA)或热塑性聚胺酯(TPU)。所述的润滑剂选自硬脂酸系、石蜡系或增塑剂系。所述的抗氧化剂为亚磷酸酯类、三芳基亚磷酸酯、三烷基亚磷酸酯、三烷基化芳基磷酸酯、烷基芳基磷酸酯、三硫带烷基酯、双亚磷酸酯、聚合型亚磷酸酯或季戊四醇酯、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯、二叔丁基混合酚和特丁基对苯二酚中的任意一种或几种的混合物。利用以上所述酒渣基复材制备3D打印用线材的工艺，包括下列步骤：1)将酒渣清洗后在阳光下进行曝晒，再进行烘箱干燥，干燥温度为100℃－350℃，干燥后酒渣含水率低于0.1wt％。；2)将烘干后的酒渣原料进行粉碎、研磨，使粒径≤120微米；3)制粒步骤：将高分子化合物和上述粉末用双螺杆造粒机进行混炼，制得酒渣基复材；4)3D打印线材制备步骤：将酒渣基复材，以3D打印用线材挤出机进行挤出，然后牵伸并卷收成为酒渣基3D打印用环保线材。本专利技术的积极效果体现在：(一)、本专利技术中，酒渣原料粉末的添加，将资源回收再利用的理念的投入应用，降低了高分子的成本，并且可以解决酿酒工厂废弃酒渣污染处置的问题，提供文艺创造者或工程制造者更多的天然回收素材选项。(二)、本专利技术中，酒渣原料粉末的添加，可以提升高分子的机械强度(如：抗张强度、耐冲击强度)。(三)、本专利技术中，酒渣原料粉末的添加，可以提升高分子的结晶度及结晶速率。(四)、本专利技术中，酒渣原料粉末的添加，可以使3D打印成品达到仿木质感的效果。(五)、本专利技术中，酒渣原料粉末在高分子塑料中的添加，可以部份取代市面上许多以木粉添加的仿木塑料或3D打印线材，减少对森林的破坏。(六)、本专利技术中，酒渣原料粉末在ABS、PA塑料中的添加，处理过的酒渣粉末可以吸收ABS、PA在3D打印时所散发出的味道，减少难闻的气味。(七)、本专利技术中，酒渣原料粉末在PLA、PCL、PBAT或PHA塑料中的添加，可以提升其生物可降解的效率，当3D打印成品损坏丢弃时，可以促进其在土壤掩埋后微生物分解的转化率，并可作为农作物的生长的养份。(八)、本专利技术中，酒渣原料粉末在高分子塑料中的添加，可以减少某些塑料的生物毒性(如：ABS)，或增加高分子的生物相容性，使复材有更宽泛的应用比如食品材料、生医材料。附图说明图1为本专利技术中所述酒渣基3D打印线材的示意图。图2为本专利技术中制备酒渣基复材、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酒渣基复材，其特征在于包括以下质量百分含量的组分：40%‑90%高分子化合物和10%‑60%酒渣，总质量百分含量为100%，所述的酒渣为：将酿酒发酵后的废弃酒渣经清洗、阳光曝晒、高温干燥、粉碎研磨后制成的粉末。

【技术特征摘要】
1.一种酒渣基复材，其特征在于包括以下质量百分含量的组分：40%-90%高分子化合物和10%-60%酒渣，总质量百分含量为100%，所述的酒渣为：将酿酒发酵后的废弃酒渣经清洗、阳光曝晒、高温干燥、粉碎研磨后制成的粉末。2.根据权利要求1所述的酒渣基复材，其特征在于：所述的高分子化合物为聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、丙烯-丁二烯-苯二烯共聚物、聚烯烃、聚对苯二甲酸酯类、聚酰胺中的任意一种或几种的混合物的共聚物。3.根据权利要求1所述酒渣基复材，其特征在于该酒渣基复材组分还包括添加剂组合，该添加剂组合的添加量≤高分子和酒渣粉末总质量的50%。4.根据权利要求3所述的酒渣基复材，其特征在于：所述添加剂组合包括相容剂、润滑剂、增韧剂、抗氧化剂中的任意一种或几种的混合物；以高分子化合物和酒渣粉末的总质量计，相容剂的添加量为0-3.5%；润滑剂为0-15%；增韧剂若采用低分子增韧剂的话，其添加量为0-2%，若为高分子增韧剂则为2-40%；抗氧化剂为0-0.5%。5.根据权利要求1所述的酒渣基复材，其特征在于：所述的酒渣选自五谷杂粮类酒渣或其它酒渣，五谷杂粮类为大曲、小曲、特曲、头曲、二曲、麸曲或红曲，其粒径≤120微米。6.根据权利要求4所述的酒渣基复材，其特征在于：所述的相容剂选自恶唑啉型、酸酐型、羧酸型、环氧型、羟基型、环氧型反应型、钛酸酯型、硅烷型、酰亚胺型和异氰酸酯型中的任意一种或几种的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹智挥，吴进三，陈建，李新跃，胡雪菲，罗惠波，赵磊，万能，王若尧，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51