本发明专利技术公开一种具有光催化效果的PLA 3D打印线材制备方法，所述方法是以聚乳酸或聚烯烃树脂为载体，添加无机矿物粉体、相容剂、分散剂、偶联剂、润滑剂进行挤出造粒制备母料，最后称取一定量PLA和母料，按照一定比例，通过3D线材生产线单螺杆挤出机中进行挤出定型收卷。本发明专利技术制备的线材具有良好的可见光光催化性能，制备的方法简单高效，可应用于工业废水光催化降解处理。
【技术实现步骤摘要】
一种具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法
本专利技术属于一种具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法。
技术介绍
3D打印是一种新型的智能制造技术，相比传统的注塑成型、模压成型等工艺，其具备成型快、精准度高和材料利用率高等特点，近年来受到广大研究者的关注。而3D打印制造技术包括熔融沉积成型（FDM）、选择性激光烧结（SLS）和分层实体制造（POM）等，其中熔融沉积成型因其打印成本低、工艺软件操作简单和打印材料易得等特点获得了大面积的应用推广。随着现今社会发展，环境问题越来越受到人们的关注，PLA作为一种可生物降解材料，具有来源广（可从马铃薯、淀粉、纤维等中获得），具有良好的生物相容性、良好的加工性和良好生物降解性得到人们广泛关注，同时PLA也是一款FDM技术应用最广泛的应用耗材。TiO2是一种典型光催化剂，具有无毒、价廉易得、化学性质稳定、光催化活性高等优异物理化学性能，被广泛应用于环境水污染处理领域，但目前光催化材料多为纳米颗粒材料，若直接用于污水处理应用则难以分离，回收困难，造成资源的浪费。所以如何解决良好地发挥TiO2光催化性能同时，又能有效地回收TiO2的问题，对我们而言尤为重要。通过3D打印技术制备TiO2负载PLA打印成型样品，应用于环境水污染光降解，可以有效地发挥TiO2水污染处理能力，又能有效地解决TiO2难回收问题，且PLA作为一种可生物降解材料，制备样品并不会造成环境的二次污染，极大地提高了环保效力。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中所存在的不足，提供了一种具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法，制备3D打印样品具有环境友好、水污染光降解能力和方便使用易回收等特点。本专利技术的目的是这样实现的，本专利技术的具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）往一定量无机矿物粉体中加入适量钛醇盐，进行高混搅拌，搅拌10-60min，搅拌速度为600-2000r/min，钛醇盐的加入量为无机矿物粉体质量的1%-80%，将钛醇盐均匀负载好的无机矿物粉体取出、摊开，在空气中放置使其充分水解，将充分水解的物料放入恒温干燥箱中进行干燥，干燥温度为70-110℃，干燥6-24h；干燥完全后的粉体放入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为200-600℃，煅烧2-6h，最后得到无机矿物粉体负载纳米TiO2光催化剂；（2）取15-70份步骤（1）得到的无机矿物粉体负载纳米TiO2光催化剂放入高速混合器中，依次加入0.5-2份偶联剂、15-20份载体树脂、3-5份分散剂与1-3份润滑剂搅拌，得到混合物料，再经双螺杆挤出机挤出，制成光催化功能母料；（3）将步骤（2）中得到的光催化功能母料与基体树脂称量混合，母料加入量为基体树脂质量的5%-50%，加入3D线材生产线单螺杆挤出机中中，制备具有光催化效果3D线材。根据上述具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法，其特征在于所述的偶联剂至少有一种选自硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂；所述的相容剂至少有一种选自聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）、聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）、乙烯丙烯共聚物（EAA）、乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)；所述的分散剂至少有一种选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡润滑剂；所述的润滑剂至少有一种选自脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪酸胺、脂肪酸酯；所述载体树脂至少有一种选自低聚乳酸树脂（PLA）、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或线型低密度聚乙烯(LLDPE)；基体树脂主要成分是聚乳酸树脂（PLA）；所述的无机矿物粉体至少有一种选自碳酸钙、硅酸钙、滑石粉、云母粉、蒙脱土、沸石、海泡石，且粒径为1000-3000目；所述的钛醇盐至少有一种选自钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯。上述步骤（2）所述的双螺杆挤出造粒的工艺为：螺杆转速为30-330rpm/min，料筒温度依次为：一区125-130℃，二区130-135℃，三区135-145℃，四区145-150℃，五区150-155℃，六区155-160℃，七区165-170℃，八区170-175℃，九区175-180℃，十区160-165℃。上述步骤（3）3D线材挤出机工艺为：一区135-155℃，二区155-170℃，三区170-190℃，四区140-160℃，经过15-65℃水槽冷却，在经过牵引机最后获得具有光催化效果的PLA3D打印线材。本专利技术上述制备任一方法制得的PLA3D打印线材在可见光条件下，应用于对盐酸四环素的光降解。本专利技术的有益效果为：①本专利技术原料来源广泛，工艺简单，制备的产品性能优异；②制备3D打印成品具有可生物降解性质、光催化降解性质，不会环境造成二次污染；③本专利技术用于工业污水处理，有效降解污染废物，可重复利用。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的具有光催化效果的PLA3D打印成型样品。图2是应用本专利技术实施例1所制备的光催化效果的PLA3D打印成型样品在可见光条件下，对盐酸四环素的光降解效果对比图。具体实施方式实施例1：（1）将1000g碳酸钙粉末加入到高混机中，搅拌5min；取426ml钛酸正丁酯加入高混机中，持续搅拌8min，使其均匀负载在碳酸钙粉末上；将均匀负载好的碳酸钙粉末取出、摊开，在空气中放置10h，使其充分水解；将水解完全的碳酸钙粉末放入恒温干燥箱中95℃下干燥10h；将干燥完全的碳酸钙粉末放入马弗炉中，于450℃下煅烧5h，得到TiO2负载量占碳酸钙粉末用量的10%的TiO2负载碳酸钙的光催化剂。（2）将500g步骤（1）获得的光催化剂加入高速搅拌机中搅拌，然后加入9g钛酸酯偶联剂进行偶联处理5min；再加入11g聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）、166g聚乳酸树脂（PLA）、29g脂肪酸、29g聚乙烯蜡在转速1000r/min条件下共混10min；将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，控制挤出机料筒温度：一区125℃、二区135℃、三区140℃、四区145℃、五区154℃、六区158℃、七区165℃、八区175℃、九区176℃、十区165℃，得到光催化功能母料。（3）将500g光催化剂母料与2.45kg聚乳酸树脂（PLA）均匀混合；将均匀混合好的物料置于3D线材挤出机中，吹膜机料筒温度；料筒一区145℃，料筒二区160℃，料筒三区180℃，模头温度155℃；得到3D打印线材，再将线材用于FDM打印成型。制备的3D打印样品图，见图1。（4）将制备好的打印样品加入到80ml浓度为30g/ml的盐酸四环素溶液中，避光搅拌60min，使其达到吸附平衡后，以可见卤钨灯（500w）作为光源进行光照，每隔一段时间取样、离心分离，取上清液，用紫外分光光度计分别测定吸光度。得到应用实施例1对盐酸四环素的光降解和暗吸附活性谱图，见图2。实施例2：（1）将1000g碳酸钙粉末加入到高混机中，搅拌5min；取426ml钛酸正丁酯加入高混机中，持续搅拌8min，使其均匀负载在碳酸钙粉末上；将均匀负载好的碳酸钙粉末取出、摊开，在空气中放置10h，使其充分水解；将水解完全的碳酸钙粉末放入恒温干燥箱中95℃下干燥10h；将干燥完全的碳酸钙粉末放入马弗炉中，于450℃下煅烧5h，得到TiO本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有光催化效果的PLA 3D打印线材制备方法，其特征在于：包括以下步骤（1）往一定量无机矿物粉体中加入适量钛醇盐，进行高混搅拌，搅拌10‑60min，搅拌速度为 600‑2000 r/min，钛醇盐的加入量为无机矿物粉体质量的1%‑80%，将钛醇盐均匀负载好的无机矿物粉体取出、摊开，在空气中放置使其充分水解，将充分水解的物料放入恒温干燥箱中进行干燥，干燥温度为70‑110℃，干燥6‑24h；干燥完全后的粉体放入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为200‑600℃，煅烧2‑6h，最后得到无机矿物粉体负载纳米TiO2光催化剂；（2）取15‑70份步骤（1）得到的无机矿物粉体负载纳米TiO2光催化剂放入高速混合器中，依次加入0.5‑2份偶联剂、15‑20份载体树脂、3‑5份分散剂与1‑3份润滑剂搅拌，得到混合物料，再经双螺杆挤出机挤出，制成光催化功能母料；（3）将步骤（2）中得到的光催化功能母料与基体树脂称量混合，母料加入量为基体树脂质量的5%‑50%，加入3D线材生产线单螺杆挤出机中，制备具有光催化效果3D线材。
【技术特征摘要】
1.一种具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法，其特征在于：包括以下步骤（1）往一定量无机矿物粉体中加入适量钛醇盐，进行高混搅拌，搅拌10-60min，搅拌速度为600-2000r/min，钛醇盐的加入量为无机矿物粉体质量的1%-80%，将钛醇盐均匀负载好的无机矿物粉体取出、摊开，在空气中放置使其充分水解，将充分水解的物料放入恒温干燥箱中进行干燥，干燥温度为70-110℃，干燥6-24h；干燥完全后的粉体放入马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为200-600℃，煅烧2-6h，最后得到无机矿物粉体负载纳米TiO2光催化剂；（2）取15-70份步骤（1）得到的无机矿物粉体负载纳米TiO2光催化剂放入高速混合器中，依次加入0.5-2份偶联剂、15-20份载体树脂、3-5份分散剂与1-3份润滑剂搅拌，得到混合物料，再经双螺杆挤出机挤出，制成光催化功能母料；（3）将步骤（2）中得到的光催化功能母料与基体树脂称量混合，母料加入量为基体树脂质量的5%-50%，加入3D线材生产线单螺杆挤出机中，制备具有光催化效果3D线材。2.根据权利要求1所述的一种具有光催化效果的PLA3D打印线材制备方法，其特征在于所述的偶联剂至少有一种选自硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂；所述的相容剂至少有一种选自聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MAH）、聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）、乙烯丙烯共聚物（EAA）、乙烯丙烯酸乙酯（EEA）、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)；所述的分散剂至...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖荔人，童鹏程，陈庆华，钱庆荣，杨松伟，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35
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