本发明专利技术公开了一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材及其制备和3D打印方法。所述耗材为黄色的、具有木质感的丝状物，其制备方法为：将地沟油经过环氧化获得环氧地沟油，而后与丙烯酸进行开环酯化反应，获得环氧地沟油丙烯酸酯‑丙烯酸预聚物，随后加入引发剂加热固化，获得环氧地沟油丙烯酸酯‑丙烯酸固化物，最后与聚乳酸共混拉丝，获得基于地沟油的仿木色3D打印丝材。该丝材可以用商品化的FDM 3D打印机打印成型，打印产品具有黄色的、仿木质感的外观，其成本低廉，韧性好，具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材及其制备和打印方法
本专利技术涉及一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材及其制备和3D打印方法，涉及地沟油回收利用、3D打印与高分子材料领域。
技术介绍
地沟油是人们对生活中各类劣质油的统称，包括餐饮单位的日常经营、居民日常饮食，以及食品、油脂等加工企业在生产过程中产生的废油脂。这些废油脂不仅营养价值低下，还含有多种对人体有害的成分，不可用于食用。地沟油若不加以回收利用，不但浪费宝贵的自然资源，还会对水体等自然环境造成二次污染。大量地沟油还可能通过不法分子加工提炼后重新流入餐桌，对人民群众的健康造成巨大威胁。目前，对地沟油的回收利用的主要途径有：(1)生产肥皂、洗衣粉等日化品(梁芳慧,尹平河,赵玲,王耀.地沟油生产无磷洗衣粉的研究[J].广东化工,2005,9:5-8；魏正妍,尚雪岭.餐饮废油和柑橘皮制肥皂的工艺研究[J].新乡学院学报:自然科学版,2010,4:49-50)；(2)制备生物柴油燃料(王振斌,姜美花,王倩倩,赵帅.响应面法优化餐饮废油制备生物柴油的研究[J].中国油脂,2013,38:59-63；M.Farooq,A.Ramli,A.Naeem,BiodieselproductionfromlowFFAwastecookingoilusingheterogeneouscatalystderivedfromchickenbones[J].RenewableEnergy,2015,76:362-368)；(3)生产硬脂酸、油酸、甘油、表面活性剂等化工产品或中间体(郭涛,杜蕾蕾,万辉,何东平.餐饮废油制备硬脂酸与油酸的研究[J].食品科技,2009,34:109-112；刘先杰,陈立功,曹书翰.餐饮废油制取脂肪酸二乙醇酰胺的研究[J].中国油脂,2013,38:55-59；苗宗成,翟鹏飞,吴玮,冀静,赵阳.基于废弃地沟油制备双酯基季铵盐型阳离子表面活性剂[J].应用化工,2016,45:2095-2097)；(4)生产醛酸树脂涂料(梁建新,徐家燕,梁善成,谢尚业,李崇铭,王维熙,袁爱群.利用地沟油和对苯二甲酸废料生产醇酸树脂的理论和实践[J].中国涂料,2013,4:72-76)；(5)制备环氧增塑剂(王晶,田文,胡甲梅,邓亚丽,赵娟,高唱,贾鑫,李献民,过氧甲酸法制备环氧地沟油[J].石河子大学学报(自然科学版),2013,31,95-98)。这几种途径虽然都能够回收利用地沟油，但都存在某些不足：如肥皂和洗衣粉等产品附加值过低；生物柴油、化工产品、醛酸树脂、环氧增塑剂等生产设备复杂，工艺技术难度较高，对地沟油原料要求高，产品质量不稳定等。这些缺点都不同程度阻碍了地沟油的大规模工业化回收利用。因此，有必要进一步探索地沟油回收利用的新途径。近年来，3D打印技术获得了迅猛发展，已经在工业造型、机械制造、军事、建筑、影视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到广泛应用，同时吸引了国内外工业界、投资界、学术界、新闻媒体和社会公众的热切关注。熔融沉积成型(fuseddepositionmodeling，FDM)3D打印技术是当前最常见的3D打印技术。该工艺的原理为采用热塑性聚合物，并将其制备成为丝状耗材，材料利用步进电机挤出到喷头内，以一定温度加热被熔化，同时喷头沿着打印件的截面轮廓和填充轨迹运动，并将熔化的耗材挤出，耗材凝固并以逐层堆积方式成型。聚乳酸(polylacticacid,PLA)是当前FDM3D打印技术最常用的打印耗材，具有绿色环保、生物相容性好、可降解、平台附着性好、打印尺寸精度较好等优点(D.H.Rosenzweig,E.Carelli,T.Steffen,P.Jarzem,L.Haglund.3D-PrintedABSandPLAScaffoldsforCartilageandNucleusPulposusTissueRegeneration[J].InternationalJournalofMolecularSciences,2015,16:15118-15135；T.Serra,M.A.Mateos-Timoneda,J.A.Planell,M.Navarro.3DprintedPLA-basedscaffolds[J].Organogenesis,2013,9:239-244)。但是，PLA材料属于脆性材料，韧性较低，且成本也相对较高(30元/kg以上)，因此，有必要对其进行适当改性，降低其成本并提升其某些方面的性能。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于地沟油的新型仿木色3D打印丝材，并提供这种耗材的制备方法和3D打印方法，以改变现有的PLA类3D打印丝材成本较高、韧性较低的缺点，从而获得一种低成本、绿色环保的新型3D打印丝材，并同时有效回收利用地沟油。本专利技术所述的一种基于地沟油的新型仿木色3D打印丝材，其特征在于：耗材为黄色的、具有木质感的丝状物，通过3D打印成型所得产品具有黄色的、仿木质感的外观，其紫外-可见漫反射光谱吸收峰值为271nm(见附图1)，抗拉强度为4.3MPa～14.5MPa，断裂伸长率为4.5％～15.2％。本专利技术所述的一种基于地沟油的新型仿木色3D打印丝材，其特征在于包含以下质量百分比的物质组分：环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物10％～70％聚乳酸30％～90％本专利技术所述基于地沟油的仿木色3D打印丝材的制备方法，采用商品化的，用于制备3D打印丝材的单螺杆挤出机，该挤出机包括进料口(1)、螺杆(2)、出料口(3)、循环水冷却槽(4)、自动牵引装置(5)、收丝器(6)等(见附图2)。所述基于地沟油的仿木色3D打印丝材的制备方案如下：将上述配比的环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物与聚乳酸混合，加入上述单螺杆挤出机中，设定进料口(1)温度为60℃～80℃，螺杆区(2)温度为150℃～200℃，出料口(3)温度为60℃～100℃，待出料口出料后，将半熔融态的样品牵引经过循环水冷却槽(4)，进入自动牵引装置(5)，将丝材引入收丝器(6)，调节螺杆转速为32～45rpm，牵引速度为160～180rpm，收丝器收丝速度为6～9rpm，获得直径在1.75mm±0.1mm的黄色的、具有木质感的丝状耗材。其中，所述环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物由如下质量份的原料合成：所述的环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物合成过程如下：将开环酯化试剂与催化剂在温度50～70℃混合加热10～15分钟，形成澄清溶液A。将环氧地沟油与阻聚剂加入至反应装置中，温度缓慢升至80～90℃，搅拌混合形成均相溶液B。将所述澄清溶液A滴加至均相溶液B中，滴加时间为10～30分钟，升温至90～110℃，回流反应1.5～2.5小时，随后加入引发剂，在80～110℃反应10～30分钟，令反应物充分固化，冷却，室温干燥并粉碎，获得棕黄色的环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物。所述的阻聚剂为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚其中的一种或一种以上组合。所述的开环酯化试剂为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸其中的一种或一种以上组合，优选丙烯酸、甲基丙烯酸其中的一种或一种以上组合。所述的催化剂为三苯基膦、N,N-二甲基苯胺、三乙胺其中的一种或一种以上组合。所述的引发剂为过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材，由以下百分比的物质组成：环氧地沟油丙烯酸酯‑丙烯酸固化物，质量占比10％～70％；聚乳酸，质量占比30％～90％。
【技术特征摘要】
1.一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材，由以下百分比的物质组成：环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物，质量占比10％～70％；聚乳酸，质量占比30％～90％。2.如权利要求1所述的一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材，其特征在于其为黄色的、具有木质感的丝状物，通过3D打印成型所得产品具有黄色的、仿木质感的外观，其紫外-可见漫反射光谱吸收峰值为271nm，抗拉强度为4.3MPa～14.5MPa，断裂伸长率为4.5％～15.2％。3.如权利要求1所述的一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材的制备方法，其特征在于具体步骤为：采用商品化的，用于制备3D打印丝材的单螺杆挤出机，该挤出机包括进料口、螺杆、出料口、循环水冷却槽、自动牵引装置、收丝器等，将环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物与聚乳酸以质量比(10～70):(30～90)混合，加入上述单螺杆挤出机中，设定进料口温度为60℃～80℃，螺杆区温度为150℃～200℃，出料口温度为60℃～100℃，待出料口出料后，将半熔融态的样品牵引经过循环水冷却槽，进入自动牵引装置，将丝材引入收丝器，调节螺杆转速为32～45rpm，牵引速度为160～180rpm，收丝器收丝速度为6～9rpm，获得直径在1.75mm±0.1mm的黄色的、具有木质感的丝状耗材。4.如权利要求1所述的一种基于地沟油的仿木色3D打印丝材，其特征在于所述的环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物由如下质量份的原料合成：环氧地沟油90～110份；阻聚剂0.05～0.2份；开环酯化试剂25～65份；催化剂1～2份；引发剂1～2份，所述的环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物合成过程如下：将开环酯化试剂与催化剂在温度50～70℃混合加热10～15分钟，形成澄清溶液A，将环氧地沟油与阻聚剂加入至反应装置中，温度缓慢升至80～90℃，搅拌混合形成均相溶液B，将所述澄清溶液A滴加至均相溶液B中，滴加时间为10～30分钟，升温至90～110℃，回流反应1.5～2.5小时，随后加入引发剂，在80～110℃反应10～30分钟，令反应物充分固化，冷却，室温干燥并粉碎，获得棕黄色的环氧地沟油丙烯酸酯-丙烯酸固化物；所述的阻聚剂为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚其中的一种或一种以上组合；所述的开环酯化试剂为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸其中的一种或一种以上组合，优选丙烯酸、甲基丙烯酸其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈硕平，熊英，王显然，蓝嘉昕，李前进，陈虹梅，王娜娜，王嘉怡，谭清兰，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
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