一种具有高抗冲击能力的打印耗材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高抗冲击能力的打印耗材及其制备方法，属于3D打印用材料制备技术领域，所述具有高抗冲击能力的打印耗材包括以下原料：白云石粉、玉米秸秆粉、废弃塑料、聚乳酸、四聚磷酸钾、丙烯酸硬脂酸酯、表面活性剂、调节剂、发生剂、偶联剂、催化剂、增塑剂、分散剂、增粘剂、柔软剂、固化剂、抗氧剂、热稳定剂、抗老剂、阻燃剂、抑烟剂，所述具有高抗冲击能力的打印耗材是经过清洗、烘干、粉碎、活化、混合、挤压等步骤制成的。本发明专利技术的打印耗材阻燃效果好，抗冲击能力和韧性强，是一种性能优的打印耗材，可推广应用，有显著的经济和社会效益。

Printing consumable material with high impact resistance and preparation method thereof

The invention discloses a high impact resistance of printing supplies and a preparation method thereof, belonging to the technical field for preparing 3D printing materials, printing supplies the high anti impact ability includes the following raw materials: corn straw powder, dolomite powder, waste plastics, poly lactic acid, poly acrylic acid, four potassium phosphate stearate surfactant, regulator, agent, coupling agent, catalyst, plasticizer, dispersing agent, thickening agent, softening agent, curing agent, heat stabilizer, antioxidant, anti-aging agent, flame retardant and smoke suppressant, printing supplies the high impact resistance is made after cleaning, drying, crushing, mixing, extrusion, activation and so on. The printing material of the invention has good flame retardant effect, strong shock resistance and strong toughness, and is a printed material with excellent performance, which can be popularized and applied, and has remarkable economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高抗冲击能力的打印耗材及其制备方法
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种具有高抗冲击能力的打印耗材及其制备方法。
技术介绍
3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有黏合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造
的一次重大突破。是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。3D打印最难最核心的技术是打印材料的开发。因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。本专利技术的3D打印材料是一种新材料，兼具竹材和塑料的性能，为3D打印提供了更多的材料方面的选择。聚丙烯具有无毒、无味，力学性能好，易加工，耐腐蚀，熔融温度较低，流动性好，冷却速度快，透明易染色等优点都符合3D打印技术对聚合物材料的要求，且聚丙烯原料来源广、价格低；竹材纤维/聚丙烯复合材料使得其兼具竹材和塑料的双重特性，竹材纤维的加入进一步降低了聚丙烯的冷凝收缩率，且打印出来的物品具有木质感，更具亲近感。木塑复合材料(WPC)，是一种主要由木材或者纤维素为基础材料与塑料制成的复合材料，就是将一定比例的木纤维(如木粉、秸秆粉、棉杆粉、竹粉、果壳粉等)经过预处理使之与热塑性聚合物树脂或其他材料结合而成的一种新型材料；该新型材料既绿色环保又具有良好的力学稳定性，但是构成木塑复合材料的两大原料木纤维和聚烯烃都是易燃性材料，为此该复合材料也是易燃材料，赋予木塑复合材料良好的阻燃性能是该材料应用发展的需要；单独对木材及木纤维的阻燃研究有很多，一般有磷-氮系阻燃剂；硼系阻燃剂；含卤阻燃剂；其他无机盐等；但主要以磷-氮系阻燃剂为主，被认为是最适宜的木材阻燃剂，磷、氮两种元素在木材阻燃剂中起协同作用而提高阻燃效果；然而这些阻燃剂几乎有一个共同的特点，就是明显地降低木纤维的热降解温度，这可能会导致无法进行复合材料的加工；对于聚烯烃阻燃的研究也很多，其阻燃方法常采用含卤阻燃剂与三氧化二锑(Sb2O3)配合使用；金属氢氧化物(Al(OH)3、Mg(OH)2)阻燃剂；膨胀性阻燃剂；聚磷酸铵阻燃剂等；无卤阻燃是聚烯烃阻燃研究的热点，膨胀阻燃剂对聚烯烃/木纤维复合材料进行双重阻燃是该复合材料阻燃研究的热点；但是阻燃剂的添加往往会恶化复合材料的力学性能，因此对阻燃复合材料的研究阻燃复合材料的研究要同时研究界面相容性、热稳定性和阻燃性，以获得理想的阻燃复合材料。木塑复合材料具有较好的可加工性，同时抗腐蚀，美观、大方，然而，其缺陷之处在于其力学性能欠佳，为此，人们寻求解决途径，曾经有人在木塑复合材料中再引入石粉，用于成型石木塑复合材料，然而，由于界面相容性等问题，最终得到的复合材料的机械性能较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有高抗冲击能力的打印耗材及其制备方法，以解决现有技术中阻燃剂的添加会恶化木塑复合材料的力学性能，及引入石粉用于成型石木塑复合材料，由于界面相容性等问题，最终得到的复合材料的机械性能较差等问题。本专利技术的打印耗材阻燃效果好，抗冲击能力和韧性强，是一种性能优的打印耗材，可推广应用，有显著的经济和社会效益。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种具有高抗冲击能力的打印耗材的制备方法，包括以下步骤：S1：将废弃塑料78-118份清洗后烘干至含水量≤0.8％，接着粉碎后过200-300目筛子，制得塑料粉末；S2：向步骤S1制得的塑料粉末中加入表面活性剂1.2-1.8份，在温度为70-74℃，转速为150-180r/min下活化1.2-1.8h，制得活化塑料粉末；S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化塑料粉末中加入白云石粉96-160份、玉米秸秆粉55-88份、聚乳酸84-112份、四聚磷酸钾22-30份、丙烯酸硬脂酸酯25-32份、调节剂0.5-1份、发生剂0.4-0.6份、偶联剂0.6-0.9份、催化剂0.3-0.5份、增塑剂0.4-0.7份、分散剂0.3-0.5份、增粘剂0.3-0.4份、柔软剂0.3-0.5份，在微波功率为252-278W，温度为132-148℃，转速为300-400r/min下搅拌3.2-4.8h，制得混合物Ⅰ；S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂1-2份、抗氧剂0.2-0.4份、热稳定剂0.2-0.4份、抗老剂1.2-1.8份、阻燃剂1-1.5份、抑烟剂0.9-1.3份，在温度为76-78℃，转速为100-200r/min下搅拌2-2.5h，制得混合物Ⅱ；S5：将步骤S4制得的混合物Ⅱ放入螺杆挤压成型机中，在温度为212-225℃，转速为120-135r/min下，经挤压丝条，制得具有高抗冲击能力的打印耗材。优选地，所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；所述调节剂为JINHASS调节剂；所述发生剂为气溶胶发生剂；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；所述催化剂为五氧化二钒；所述增塑剂为柠檬酸酯；所述分散剂为分散剂MF；所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；所述柔软剂为聚酯纤维；所述固化剂为环氧类树脂固化剂；所述抗氧剂WINGSTAYL抗氧剂；所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂；所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯60-68份、辛酸癸酸甘油三酯25-28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵22-24份、聚氧化丙烯三醇18-22份、尿素14-16份、氧化铝10-12份、三氧化二锑9-11份、氧化铅7-10份、膨润土8-12份、渗透剂1-2份；所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡32-42份、氢氧化铅16-21份、硅藻土12-20份、氢氧化铝8-10份、八钼酸铵4-6份、硬脂酸1.5-2份。优选地，所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、水320-400份加入微波反应器中，在搅拌转速为300-500r/min下搅拌8-12min，制得混合物A；(b)向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、辛酸癸酸甘油三酯、聚氧化丙烯三醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化铅、膨润土、渗透剂，在搅拌转速为200-400r/min，微波功率为350-400W，温度为92-96℃下搅拌1.3-1.8h，制得混合物B，所述渗透剂为渗透剂JFC；(c)将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为4000-5000r/min下离心干燥至含水量≤1％，制得阻燃剂。优选地，所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：(A)将三丁基氧化锡、氢氧化铅、硅藻土、氢氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为300-400r/min，微波功率为200-250W，温度为110-120℃下搅拌1-1.5h，制得混合物C；(B)将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为4000-5000r/min下离心干燥至含水量≤1％，制得抑烟剂。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术使用常用的废弃塑料，来源广，价格低，拓宽了3D打印材料原料的选择范围，同时为废弃塑料的有效处理提供了新的途径；(2)本专利技术使用石粉和木粉填本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种所述具有高抗冲击能力的打印耗材，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：白云石粉160份、玉米秸秆粉88份、废弃塑料118份、聚乳酸112份、四聚磷酸钾30份、丙烯酸硬脂酸酯32份、表面活性剂1.8份、调节剂1份、发生剂0.6份、偶联剂0.9份、催化剂0.5份、增塑剂0.7份、分散剂0.5份、增粘剂0.4份、柔软剂0.5份、固化剂2份、抗氧剂0.4份、热稳定剂0.4份、抗老剂1.8份、阻燃剂1.5份、抑烟剂1.3份；所述表面活性剂为聚氧乙烯‑聚氧丙烯共聚物；所述调节剂为JINHASS调节剂；所述发生剂为气溶胶发生剂；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；所述催化剂为五氧化二钒；所述增塑剂为柠檬酸酯；所述分散剂为分散剂MF；所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；所述柔软剂为聚酯纤维；所述固化剂为环氧类树脂固化剂；所述抗氧剂WINGSTAYL抗氧剂；所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；所述抗老剂为巴斯夫UV‑234抗老剂；所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯68份、辛酸癸酸甘油三酯28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵24份、聚氧化丙烯三醇22份、尿素16份、氧化铝12份、三氧化二锑11份、氧化铅10份、膨润土12份、渗透剂2份；所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡42份、氢氧化铅21份、硅藻土20份、氢氧化铝10份、八钼酸铵6份、硬脂酸2份；所述具有高抗冲击能力的打印耗材的制备方法，包括以下步骤：S1：将废弃塑料清洗后烘干至含水量为0.6％，接着粉碎后过300目筛子， 制得塑料粉末；S2：向步骤S1制得的塑料粉末中加入表面活性剂，在温度为74℃，转速为180r/min下活化1.2h，制得活化塑料粉末；S3：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化塑料粉末中加入白云石粉、玉米秸秆粉、聚乳酸、四聚磷酸钾、丙烯酸硬脂酸酯、调节剂、发生剂、偶联剂、催化剂、增塑剂、分散剂、增粘剂、柔软剂，在微波功率为278W，温度为148℃，转速为400r/min下搅拌3.2h，制得混合物Ⅰ；S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗氧剂、热稳定剂、抗老剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为78℃，转速为200r/min下搅拌2h，制得混合物Ⅱ；所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、水400份加入微波反应器中，在搅拌转速为500r/min下搅拌8min，制得混合物A；(b)向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、辛酸癸酸甘油三酯、聚氧化丙烯三醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化铅、膨润土、渗透剂，在搅拌转速为400r/min，微波功率为400W，温度为96℃下搅拌1.3h，制得混合物B，所述渗透剂为渗透剂JFC；(c)将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为5000r/min下离心干燥至含水量为0.7％，制得阻燃剂；所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：(A)将三丁基氧化锡、氢氧化铅、硅藻土、氢氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为400r/min，微波功率为250W，温度为120℃下搅拌1h，制得混合物C；(B)将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为5000r/min下离心干燥至含水量为0.8％，制得抑烟剂；S5：将步骤S4制得的混合物Ⅱ放入螺杆挤压成型机中，在温度为225℃，转速为135r/min下，经挤压丝条，制得具有高抗冲击能力的打印耗材，所述具有高抗冲击能力的打印耗材应用于3d打印中。...

【技术特征摘要】
1.一种所述具有高抗冲击能力的打印耗材，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：白云石粉160份、玉米秸秆粉88份、废弃塑料118份、聚乳酸112份、四聚磷酸钾30份、丙烯酸硬脂酸酯32份、表面活性剂1.8份、调节剂1份、发生剂0.6份、偶联剂0.9份、催化剂0.5份、增塑剂0.7份、分散剂0.5份、增粘剂0.4份、柔软剂0.5份、固化剂2份、抗氧剂0.4份、热稳定剂0.4份、抗老剂1.8份、阻燃剂1.5份、抑烟剂1.3份；所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；所述调节剂为JINHASS调节剂；所述发生剂为气溶胶发生剂；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；所述催化剂为五氧化二钒；所述增塑剂为柠檬酸酯；所述分散剂为分散剂MF；所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；所述柔软剂为聚酯纤维；所述固化剂为环氧类树脂固化剂；所述抗氧剂WINGSTAYL抗氧剂；所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂；所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯68份、辛酸癸酸甘油三酯28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵24份、聚氧化丙烯三醇22份、尿素16份、氧化铝12份、三氧化二锑11份、氧化铅10份、膨润土12份、渗透剂2份；所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡42份、氢氧化铅21份、硅藻土20份、氢氧化铝10份、八钼酸铵6份、硬脂酸2份；所述具有高抗冲击能力的打印耗材的制备方法，包括以下步骤：S1：将废弃塑料清洗后烘干至含水量为0.6％，接着粉碎后过300目筛子，制得塑料粉末；S2：向步骤S1制得的塑料粉末中加入表面活性剂，在温度为74℃，转速为180r/min下活化1.2h，制得活化塑料粉末；S3：在氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯可发，
申请(专利权)人：广西丰达三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45