一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料及其制备工艺。该材料组成：聚乳酸99.98%，其水分含量为0.20~0.25%；碳酸钙0.005~0.007%；七水合磷酸氢二钠0.006~0.008%；硼砂0.006~0.008%。按照重量百分比，将聚乳酸、碳酸钙、七水合磷酸氢二钠和硼砂粉碎后搅拌混合；直接用塑化挤出机挤出，制得用于3D打印的聚乳酸线材；塑化挤出机加热圈的温度控制在205±5℃。改性后的PLA，在确保其环保无毒的环境友好性的同时，其多项力学性能都有不同程度的提高，经3D打印得到的模型具有更好的硬度和强度，能更好的满足3D打印的实际需求。

Environment friendly modified polylactic acid material for 3D printing and preparation process thereof

The invention discloses an environment-friendly modified polylactic acid material for 3D printing and a preparation method thereof. The material consists of polylactic acid 99.98%, its moisture content is 0.20~0.25%; calcium carbonate 0.005~0.007%; sodium hydrogen phosphate hydrate two 0.006~0.008%; borax 0.006~0.008% (). According to the weight percentage, the polylactic acid, calcium carbonate, sodium hydrogen phosphate hydrate seven and two borax after crushing, mixing; direct extrusion with plastic extruder, prepared for 3D printing polylactic acid wire; temperature control of plastic extruder heating coil at 205 - 5 DEG C. The modified PLA, in order to ensure the environmental protection non-toxic environmentally friendly and have varying degrees of improve its mechanical properties. The obtained 3D printing model has better hardness and strength, can better meet the actual demand for 3D printing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印技术，特别是涉及一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料及其制备工艺。
技术介绍
3D打印技术被誉为推动第三次工业革命的重要载体，深受社会各界广泛关注。随着技术的不断发展，3D打印也已逐步应用于制造业的各个领域，范畴包括航空、航天、汽车、机械、建筑、珠宝、金属制品、化工、医疗、卫生、教育等等行业，当然在艺术设计、文化创意等方面也有着广泛的应用。3D打印材料通常为塑料、金属、陶瓷、树脂等材料。目前3D打印材料，特别是国产材料，主要存在的问题是，第一，可使用的材料成熟度跟不上3D市场的发展；第二，打印流畅性不足；第三，材料强度不够；第四，材料对人体的安全性及对环境友好性的矛盾；第五，缺少材料标准化及系列化规范。由于以上种种原因，目前许多3D打印材料还需要进口。3D打印用聚乳酸（PLA）的优点：1、是真正的环保无毒的新型材料，是公认的环境友好材料。采用天然玉米提取物为原料，在自然环境下可百分之百的实现降解。在3D打印的过程中既没有刺鼻难闻的气味，反而会有一股类似玉米的清香。PLA无毒的特点使它具有更广泛的应用范围，甚至可以用于食品的包装材料以及医疗中的手术缝合线。2、PLA熔点较低，流动较快，不易堵喷嘴。3、 PLA本身是透明材料，调色做出来的效果鲜艳，富有光泽。颜色丰富，白，黑，灰，红，绿，黄，蓝，橙，紫，粉红，透明等。与进口PLA相比较，国产PLA的缺点：材料刚度较差，打印出来的模型硬度、强度较差，作为结构件不能经久耐用。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本专利技术的目的是研发一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料及其制备工艺。采取在PLA中添加一定无机组分，不添加其他有机物，来提高材料的硬度、强度等性质，使改性后PLA更加适用于3D打印，并且保持其原有的环境友好性。本专利技术为实现上述目的采取的技术方案是：一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料由以下按重量百分比的组分组成：聚乳酸99.98%，其水分含量为0.20~0.25%；碳酸钙0.005~0.007%；七水合磷酸氢二钠0.006~0.008%；硼砂0.006~0.008%。本专利技术所述的一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料的制备工艺，其特征在于，按照重量百分比，将99.98%且水分含量为0.20~0.25%的聚乳酸、0.005~0.007%的碳酸钙、0.006~0.008%的七水合磷酸氢二钠和0.006~0.008%的硼砂粉碎后搅拌混合；将混合后的原料直接用塑化挤出机挤出，制得用于3D打印的聚乳酸线材；塑化挤出机加热圈的温度控制在205±5℃ 。PLA改性原理：由于聚乳酸是经由羧基和羰基进行反应脱水聚合而形成的大分子，因此聚乳酸都含有一定的水分，而水分含量对聚乳酸的力学性能有明显的影响，因此控制水分含量在一定的范围内，能得到力学性能较好的聚乳酸产品；无机小分子可以进入到聚乳酸大分子的空隙当中，从而改善聚乳酸产品的力学性能，最终能达到提高聚合物的韧性和强度，提高PLA的屈服强度和抗折强度的改性目的。本专利技术产生的有益效果是：改性后的PLA，在确保其环保无毒的环境友好性的同时，其多项力学性能都有不同程度的提高，经3D 打印得到的模型具有更好的硬度和强度，能更好的满足3D打印的实际需求。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明：实施例：聚乳酸材料由以下按重量百分比的组分组成：聚乳酸（PLA ）99.98%，其水分含量为0.20~0.25%；碳酸钙（CaCO3）0.006%；七水合磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）0.007%；硼砂（Na2B4O7·10H2O） 0.007%。其制备工艺如下：按照重量百分比，将99.98%且水分含量为0.20~0.25%的聚乳酸、0.006%的碳酸钙、0.007%的七水合磷酸氢二钠和0.007%的硼砂粉碎后搅拌混合；将混合后的原料直接用塑化挤出机挤出，制得用于3D打印的聚乳酸线材；塑化挤出机（公知的通用设备）加热圈的温度控制在200℃ 。改性后的PLA材料经检测，其多项力学性能有不同程度的提高（具体数据见表2）。表2 改性前后PLA的力学性能对照表序号参数名称改性前数值改性后数值改性后提高率（%）1邵氏硬度(D)72.577.77.172最大拉力(N)7568167.943抗拉强度(MPa)29.7031.716.774极限折断力(N)17619510.85抗折强度(MPa)49.8955.2810.8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料由以下按重量百分比的组分组成：聚乳酸99.98%，其水分含量为0.20~0.25%；碳酸钙0.005~0.007%；七水合磷酸氢二钠0.006~0.008%；硼砂0.006~0.008%。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用环保型改性聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸材料由以下按重量百分比的组分组成：聚乳酸99.98%，其水分含量为0.20~0.25%；碳酸钙0.005~0.007%；七水合磷酸氢二钠0.006~0.008%；硼砂0.006~0.008%。2.一种如权利要求1所述的3D打印用环保型改性聚乳酸材料的制备工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奕，李健，毛新齐，褚连青，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12