一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料以及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，它是由PLLA、PCL、CaCO

High strength shape memory 3D printing biological plastic and preparation method thereof

The invention discloses a high strength shape memory 3D printing biological plastic, which is made up of PLLA, PCL and CaCO

【技术实现步骤摘要】
一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料以及制备方法
本专利技术涉及3D打印材料
，具体是涉及一种高强度形状记忆3D打印生物塑料。
技术介绍
3D打印技术被称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的快速成型技术。与传统制造技术相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造过程中去除大量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品，因此，在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印技术能否有更广泛的应用空间，目前，熔融沉积(FDM)3D打印技术所用的生物材料力学强度较差，传统的3D打印生物材料所打印的产品缺乏形状记忆功能，不能实现可变塑形，在医疗领域的应用中影响仿真性和灵活性，且不具有形状记忆性，限制了其在医疗行业的应用范围和实用性。传统的3D打印生物材料以PLA线材为主，但PLA的抗冲击强度差，打印产品容易损坏且不具备形状记忆性，近年来也有以PCL为基的打印线材问世，但其拉伸强度和弯曲强度都不能满足医疗行业应用需求。因而，急需研究出一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料来解决上述问题。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术提供了一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，其特征在于：它是由PLLA、PCL、CaCO3复合而制成的，其中PLLA占材料总质量比为25％-80％，PCL占材料总质量的17％-72％，CaCO3占总材料质量的3％。为了进一步实现本专利技术，所述PLLA材料占材料总质量比为50％-80％，所述PCL占材料总质量的17％-47％，所述CaCO3占总材料质量的3％。为了进一步实现本专利技术，所述PLLA材料占材料总质量比为57％，所述PCL占材料总质量的40％，所述CaCO3占总材料质量的3％。为了进一步实现本专利技术，所述CaCO3为纳米CaCO3。为了进一步实现本专利技术，包含以下步骤，(1)原材料的处理：将PLLA、PCL在真空干燥24h，将残留在PLLA、PCL中的水分蒸发；(2)混料：将PLLA/PCL/CaCO3按照上述比例机械混合均匀；(3)熔融挤出：将(3)中的复合体系加入双螺杆挤出机中，加料速度保持均匀流畅，保证在挤出过程中不产生赌赛，出丝稳定流畅，(4)冷却干燥：挤出线经由三次冷却，线材从挤出机挤出后立即经过初段冷却，采用70～80℃循环水冷，然后经由室温循环水冷，最后经由室温风冷同时起到干燥作用；(5)线材冷却干燥后由收卷机收线，收卷机配置激光测径设备，调整收线速度以保障线材直径为1.75±0.005mm，每卷收线约340m；(6)干燥：收线完成后将线材在真空烘箱中45℃下真空干燥24h，即可用于3D打印设备。为了进一步实现本专利技术，步骤1)中的将PLLA的干燥温度为55℃，PCL的干燥温度为室温。为了进一步实现本专利技术，所述步骤3)中的双螺杆挤出过程分三段控温，熔融温度为190℃，挤出温度为185℃，挤出模头温度为185℃，挤出模头内径为2mm。有益效果：1、PLLA具有良好的力学性能，拉伸模量较大，刚性强，但抗冲击性能差，PCL韧性极好，具有良好的生物相容性与降解性，药物通透性及形状记忆性等，当拉伸模量较高而质地硬脆的PLLA与拉伸模量较低确韧性极佳的PCL共混后，既可以保证共混后的复合材料的降解性能与生物相容性，又可以在力学性能上相互取长补短，最终实现综合力学性能的改善，碳酸钙来源易得，污染小，白度高，填充量大且混炼加工性能好，纳米碳酸钙既能增容还能增强增韧，主要原因在于纳米材料的特殊属性，颗粒尺寸进入纳米量级后，纳米粒子的表面能和表面结合能增大，同时由于表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，有不饱和性，表现出活性表面。纳米粒子的高活性，使得其易于基体中的高分子链产生键合，又可以与高分子链发生化学键和反应。2、左旋聚乳酸(PLLA)具有优异的拉伸和弯曲强度，通过PLLA与PCL共混，增强PCL机械强度的同时能够保障其良好的生物相容性，PLLA经过机械加工或辐照交联处理后亦能表现出形状记忆特性，在与PCL共混挤出后亦能保留材料的形状记忆性，而少量CaCO3的加入不仅能起到增容作用，避免混合造成的性能下降，还能够进一步提高材料的力学强度。3、本专利技术的制备方法，易于操作，工艺条件和设备要求低，能够实现大规模的生产，具有广阔的市场情景。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而非限制本专利技术的保护范围。一种高强度形状记忆3D打印生物塑料，由PLLA、PCL、CaCO3组合而成，其中PLLA提供材料的刚性，PCL提供材料的韧性，CaCO3在混合体系中起到增容的效果，同时提高材料整体的刚性和韧性。复合材料体系中CaCO3含量为3％，PLLA和PCL的含量根据实际需求可以进行调控，当需要较高的刚性时增加PLLA的含量，当需要增加材料韧性时，提高PCL含量，PLLA占材料总质量比为25％-80％，PCL质量含量占17％-72％。CaCO3优选用纳米CaCO3。实施例1本实施例的熔融沉积成型用PLLA材料占材料总质量比为25％，PCL占材料总质量的72％，CaCO3占总材料质量的3％；本实施例的高强度形状记忆3D打印生物塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)原材料的处理：将PLLA在55℃真空干燥24h，PCL室温下真空干燥24h，将残留在PLLA、PCL中的水分蒸发；(2)混料：将PLLA/PCL/CaCO3按照上述比例机械混合均匀；(3)熔融挤出：将(3)中的复合体系加入双螺杆挤出机中，加料速度保持均匀流畅，保证在挤出过程中不产生赌赛，出丝稳定流畅，双螺杆挤出过程分三段控温，熔融温度为190℃，挤出温度为185℃，挤出模头温度为185℃，挤出模头内径为2mm；(4)冷却干燥：挤出线经由三次冷却，线材从挤出机挤出后立即经过初段冷却，采用70～80℃循环水冷，然后经由室温循环水冷，最后经由室温风冷同时起到干燥作用；(5)线材冷却干燥后由收卷机收线，收卷机配置激光测径设备，调整收线速度以保障线材直径为1.75±0.005mm，每卷收线约340m；(6)干燥：收线完成后将线材在真空烘箱中45℃下真空干燥24h，即可用于3D打印设备。实施例2本实施例的熔融沉积成型用PLLA材料占材料总质量比为57％，PCL占材料总质量的40％，CaCO3占总材料质量的3％；本实施例的高强度形状记忆3D打印生物塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)原材料的处理：将PLLA在55℃真空干燥24h，PCL室温下真空干燥24h，将残留在PLLA、PCL中的水分蒸发；(2)混料：将PLLA/PCL/CaCO3按照上述比例机械混合均匀；(3)熔融挤出：将(3)中的复合体系加入双螺杆挤出机中，加料速度保持均匀流畅，保证在挤出过程中不产生赌赛，出丝稳定流畅，双螺杆挤出过程分三段控温，熔融温度为190℃，挤出温度为185℃，挤出模头温度为185℃，挤出模头内径为2mm；(4)冷却干燥：挤出线经由三次冷却，线材从挤出机挤出后立即经过初段冷却，采用70～80℃循环水冷，然后经由室温循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，其特征在于：它是由PLLA、PCL、CaCO

【技术特征摘要】
1.一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，其特征在于：它是由PLLA、PCL、CaCO3复合而制成的，其中PLLA占材料总质量比为25％-80％，PCL占材料总质量的17％-72％，CaCO3占总材料质量的3％。2.根据权利要求1所述的一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，其特征在于：所述PLLA材料占材料总质量比为50％-80％，所述PCL占材料总质量的17％-47％，所述CaCO3占总材料质量的3％。3.根据权利要求1所述的一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，其特征在于：所述PLLA材料占材料总质量比为57％，所述PCL占材料总质量的40％，所述CaCO3占总材料质量的3％。4.根据权利要求1所述的一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料，其特征在于：所述CaCO3为纳米CaCO3。5.根据权利要求1-3所述的一种高强度形状记忆性3D打印生物塑料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤，(1)原材料的处理：将PLLA、PCL在真空干燥24h，将残留在PLLA、PCL中的水分蒸发；(2)混料：将P...

【专利技术属性】
技术研发人员：金振华，杨习锋，曾晨光，郭少成，王峰，
申请(专利权)人：广州新诚生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44