本发明专利技术涉及一种基于ABS回收再生料的改性聚乳酸3D打印材料，是以聚乳酸树脂40～70份、ABS回收再生料20～40份、增韧剂7～13份、相容剂3～7份熔融共混制成的组合物材料。本发明专利技术采用ABS回收再生料与聚乳酸结合作为3D打印材料，一方面实现了废旧ABS塑料的回收再利用，减少了对生态环境造成的污染和破坏；另一方面与热塑性弹性体和相容剂的配合使用，提高了聚乳酸的抗冲击强度和断裂伸长率，并降低了产品生产成本，拓宽了聚乳酸作为3D打印材料的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料的回收再利用
，涉及一种基于回收再利用ABS材料的改性聚乳酸3D打印材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印又称快速原型制造技术，已有30年的发展历史，是基于材料累积法的一种无模翻印技术，根据计算机三维图形数据，通过软件控制3D打印机，将聚合物、金属或陶瓷等可粘合材料逐层堆积成实体原型。3D打印具有快速精细、可完全再现三维效果和实现设计制造一体化的特点，在医疗、工业造型、科研考古、建筑设计、电子器件和交通工具等领域中已取得了较为广泛的应用。3D打印运用的技术主要有选择性激光烧结、立体光固化成型、熔融沉积造型和分层实体制造等。其中，熔融沉积造型是通过将热塑性塑料丝材加热熔融，使其逐层堆积并冷却固化而构成三维产品，由于不依靠激光作为成型能源，因而对设备要求最简单，打印成本也最低，是目前应用最为普遍的一种3D打印方式。熔融沉积造型最常用的两种3D打印材料是聚乳酸(PLA)和ABS。PLA是一种环境友好型的生物高分子材料，其力学强度/模量高、加工性能好、成型收缩率小，来源于可再生资源，可完全降解为二氧化碳和水，但PLA的抗冲击性能差、价格相对较高，因而限制了其在3D打印领域的推广应用。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，是一种强度高、耐冲击、耐化学药品、表面光泽度高、电气性能良好、易于加工成型的石油基非降解型高分子材料，但作为3D打印耗材，ABS在打印过程中有刺激性气味，并且打印制品在冷却后各个维度的收缩率相对较大。单独使用PLA或ABS作为3D打印耗材都存在明显的缺陷，而如果将二者结合起来作为组合物使用，则能发挥各自的优势，已成为目前3D打印材料研究的一个热点。CN 104945837A公开了一种用于3D打印的ABS/PLA合金树脂组合物及其制备方法，通过添加过氧化物交联剂和反应挤出共混的方法，改善ABS和PLA的相容性，制备出具有高强度、高韧性、高尺寸稳定性且低碳环保的3D打印用ABS/PLA合金树脂。CN 105419265A公开了一种聚乳酸合金及其制备方法、3D打印材料，采用ABS树脂和乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷等表面活性剂来改性聚乳酸，获得了比单一聚乳酸具有更好光泽性和冲击韧性的3D打印合金材料。CN 105001586A公开了一种3D打印导线用导电ABS/PLA复合材料及其制备方法和应用，通过金属镍粉、石墨烯微片和碳纳米管的优化搭配，以及不同粒径ABS的混合使用，制备得到了高韧性、高导电的3D打印用ABS/PLA复合材料。ABS材料已经在机械、建材、汽车内饰和仪表电器等方面得到了广泛的应用，每年会产生大量的ABS废弃品，采用填埋或焚烧等方式处理，不但会给生态环境带来污染，也造成了资源的严重浪费。但由于回收的ABS再生料的性能相对于新料有所降低，特别是韧性下降明显，因此，如何实现废弃ABS的回收再利用，已成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是同时克服ABS回收再生料韧性降低的问题和聚乳酸树脂柔韧性差的缺陷，提供一种抗冲击强度和断裂伸长率均得到提高的基于ABS回收再生料的改性聚乳酸3D打印材料。本专利技术的目的还在于提供所述3D打印材料的一种制备方法。本专利技术所述基于ABS回收再生料的改性聚乳酸3D打印材料是由下述重量份的原料熔融共混制成的组合物：聚乳酸树脂40～70份、ABS回收再生料20～40份、增韧剂7～13份、相容剂3～7份。本专利技术在所述改性聚乳酸3D打印材料中添加增韧剂，用以改善聚乳酸树脂和ABS回收再生料的韧性。所述的增韧剂是ABS高胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)中的一种。继而，本专利技术还在所述改性聚乳酸3D打印材料中添加有合适的相容剂，用来提高聚乳酸树脂、ABS回收再生料与增韧剂三者之间的相容性。所述的相容剂包括马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的ABS(ABS-g-MAH或ABS-g-GMA)、马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SBS(SBS-g-MAH或SBS-g-GMA)、马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SEBS(SEBS-g-MAH或SEBS-g-GMA)中的一种。其中，马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为1～5%。优选地，本专利技术在选用相容剂时，应对应于同类型的增韧剂。例如，当选择SBS作为增韧剂时，应优选使用SBS-g-MAH或SBS-g-GMA作为相容剂。本专利技术中所使用的ABS回收再生料为废弃ABS制品经破碎机粉碎、清洗、烘干后得到的粉料、粒料或片料。本专利技术所述的聚乳酸树脂优选使用重均分子量大于10万g/mol，熔融指数5～20g/10min(2.16kg，210℃)的聚乳酸树脂。进而，本专利技术还提供了上述基于ABS回收再生料的改性聚乳酸3D打印材料的一种制备方法，是将聚乳酸树脂、ABS回收再生料、增韧剂和相容剂熔融共混造粒，再将得到的颗粒熔融挤出，牵引拉丝制成3D打印材料用丝材。本专利技术制备的3D打印材料用丝材直径1.75mm或3mm，直径误差在±2%以内，供熔融沉积3D打印机使用，打印温度范围200～230℃。本专利技术上述制备方法中，各种原料均先进行干燥处理后，再进行熔融共混。本专利技术优选采用真空干燥，一般控制真空干燥温度为60～80℃，干燥时间6～12h。各种原料经干燥后，水分含量低于0.025%。为了实现ABS回收再生料、增韧剂和相容剂在聚乳酸基体中的良好分散，以及提高3D打印丝材截面的规整程度和直径的均一性，本专利技术采用了先双螺杆挤出机熔融混炼，后单螺杆挤出机牵引拉丝的工艺方法。其中，双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的螺杆转速均设置为40～120rpm，机头和机筒各段的加热温度范围为170～220℃。需要指出的是，为了避免ABS回收再生料和聚乳酸树脂在熔融共混过程中发生热氧降解和水解，还可以在组合物原料中加入0.2～0.6份的抗氧化剂和水解抑制剂。其中，所述的抗氧化剂包括受阻酚类和亚磷酸酯类复合抗氧化剂，水解抑制剂为碳二亚胺类化合物。本专利技术的3D打印材料中采用了ABS回收再生料，有效解决了废弃ABS塑料带来的环境污染和资源浪费问题，实现了资源的回收再利用，提高了再生ABS的经济价值，具有环境和经济双重效益。本专利技术将ABS回收再生料与热塑性弹性体和相容剂配合使用，提高了聚乳酸的抗冲击强度和断裂伸长率，并降低了产品成本，拓宽了聚乳酸作为3D打印材料的应用范围。本专利技术采用螺杆挤出机熔融共混的制备方法，操作过程简便，工艺参数易于控制，生产成本低，适合推广应用。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合具体实施例和对比例对本专利技术优选的实施方案进行详细说明。但应当理解，以下实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的范围。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段均为本领域技术人员熟知的常规手段。在以下各实施例和对比例中，聚乳酸树脂的重均分子量为21万g/mol，熔融指数7g/10min(2.16kg，210℃)；ABS回收再生料为废弃ABS制品经破碎机粉碎、清洗、烘干后得到的粉料。拉伸性能试验参照GB/T 1040-2006标准执行，拉伸速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ABS回收再生料的改性聚乳酸3D打印材料，是由下述重量份的原料熔融共混制成的组合物：聚乳酸树脂40～70份、ABS回收再生料20～40份、增韧剂7～13份、相容剂3～7份。
【技术特征摘要】
1.一种基于ABS回收再生料的改性聚乳酸3D打印材料，是由下述重量份的原料熔融共混制成的组合物：聚乳酸树脂40～70份、ABS回收再生料20～40份、增韧剂7～13份、相容剂3～7份。2.根据权利要求1所述的改性聚乳酸3D打印材料，其特征是所述的增韧剂是ABS高胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种。3.根据权利要求1所述的改性聚乳酸3D打印材料，其特征是所述的相容剂是马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的ABS、马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SBS、马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的SEBS中的一种。4.根据权利要求3所述的改性聚乳酸3D打印材料，其特征是所述马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为1～5%。5.根据权利要求1所述的改性聚乳酸3D打印材料，其特征是所述的ABS回收...
【专利技术属性】
技术研发人员：白培康，宋平，李玉新，赵占勇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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