一种3D打印支撑材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印支撑材料及其制备方法，该材料由以下重量百分数的组分组成：聚乙烯醇缩丁醛树脂75‑90％、乙基纤维素5‑15％、羧甲基淀粉0‑10％、塑化剂2‑18％、加工助剂0.1‑4％。该材料制备的线材保证了3D打印过程中支撑部分的稳定顺利的建立，同时制品打印完成后放入无毒的醇类溶解中溶解或溶胀即可迅速去除支撑。本发明专利技术3D打印支撑材料的制备方法，可采用现有的双螺杆挤出机制备，易于制备，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印支撑材料及其制备方法
本专利技术涉及3D打印
，具体涉及一种3D打印支撑材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术这些年得到广泛关注和迅速发展，熔融堆积成型(FDM)是目前3D打印的一个重要分支，其基本原理是将高分子材料单丝或线材通过齿轮精确送至加热端熔融挤出，并在精确定位下通过逐层堆积方式构建三维物体。在3D打印过程中，当打印遇到较大的悬空角度时，通常需要在悬空部位下面先打印支撑，这样打印出来的制品才能保证较高的精度。目前3D打印主要使用的原料是聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，由于使用PLA或ABS打印支撑比较难拆除，近年来市面上开发了能够溶解于水中的聚乙烯醇(PVA)线材，打印生成的制品放入水中即可去除支撑。但是PVA线材具有明显的缺点，一方面是其吸湿性太高，线材在放置时间过长易造成线材相互粘接在一起，线径也因为吸潮过多而发生变化，另一方面PVA高温稳定性较差，打印过程中遇到较长时间的等待后重新打印支撑时易发生PVA交联，进而造成堵喷头现象，以致打印无法正常完成。目前市场上对稳定打印的支撑材料仍有迫切的需求，特别是打印较高精度的支撑难去除的工艺模型。申请公布号为CN106189011A(申请号为201510233822.9)的中国专利技术专利申请公开了一种常温水溶性3D打印耗材，它是由包括有效量的聚乙烯醇、增塑剂、软水和加工助剂在内的原料制得的水溶热塑性聚乙烯醇树脂在40～120℃条件下烘干而成，所述的聚乙烯醇的聚合度为1000-2400、醇解度为72mol％～92mol％，所述增塑剂为丙三醇、聚乙二醇、三乙醇二异辛酸酯中的一种或几种组合，所述加工助剂为滑石粉、二氧化硅、饱和脂肪族二羧酸酯中的一种或几种组合。制得的3D打印耗材用于3D打印后，可以再20～40℃的水中溶解，从而制得有镂空图案的三维制品。申请公布号为CN106700363A(申请号为201710036501.9)的中国专利技术专利申请公开了一种聚乙烯醇打印支撑材料及其制备方法，该材料含有如下重量份的组份：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；润滑剂0.3～3份；酸味脱除剂1～15份；稳定剂1～5份；抗氧剂0.1～1份；界面增容剂5～20份。该技术方案可用于制备具有良好界面粘结牢度的聚乙烯醇3D打印可溶性支撑材料，用于打印精度较高、或具有复杂形状、或具有嵌套结构的聚乳酸及热塑性聚氨酯部件。上述的打印支撑材料均是水溶性，适合用于非水溶性的打印产品。目前急需醇溶性打印支撑材料，以适合用于非醇溶性的打印产品，从而满足3D打印的不同要求。
技术实现思路
针对现有支撑材料存在的问题，本专利技术提供了一种3D打印支撑材料及其制备方法，该材料制备的线材保证了3D打印过程中支撑部分的稳定顺利的建立，同时制品打印完成后放入无毒的醇类溶解中溶解或溶胀即可迅速去除支撑。一种3D打印支撑材料，由以下重量百分数的组分组成：本专利技术中，以聚乙烯醇缩丁醛树脂为主要材料，配合添加乙基纤维素、塑化剂、加工助剂以及选择性添加的羧甲基淀粉，使得各组分之间能够相互作用，能够形成良好的支撑结构，保证了3D打印过程中支撑部分的稳定顺利的建立，同时制品打印完成后放入无毒的醇类溶解中溶解或溶胀即可迅速去除支撑。以下作为本专利技术的优选技术方案：所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂的重均分子量为10000～100000。所述塑化剂为三乙二醇二异辛酸酯、三甘醇二辛/癸酸酯、甘油中的一种或两种以上(包括两种)。所述的加工助剂为润滑剂和抗氧剂，以重量百分数计，润滑剂为0.05％-2％，抗氧剂为0.05％-2％，进一步优选，润滑剂为0.1％-1％，抗氧剂为0.1％-0.5％。所述的润滑剂为N,N-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、石蜡、单甘脂中的一种或两种以上(包括两种)。所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种以上。本专利技术的3D打印支撑材料，能溶解或部分溶解于醇类液体中，所述支撑材料能溶解或部分溶解的醇类液体为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、甘油中的一种或两种以上(包括两种)。进一步优选，所述的3D打印支撑材料，由以下重量百分数的组分组成：更进一步优选，所述的3D打印支撑材料，由以下重量百分数的组分组成：所述的塑化剂为三乙二醇二异辛酸酯。一种3D打印支撑材料的制备方法，包括以下步骤：1)聚乙烯醇缩丁醛树脂、乙基纤维素、塑化剂、加工助剂以及可选择性添加的羧甲基淀粉混合均匀，得到混匀的物料；2)将混匀的物料经过双螺杆挤出机挤出，冷却，切粒得到共混改性料；3)将共混改性料干燥后，通过单螺杆挤出机挤出单丝，得到3D打印支撑材料。步骤2)中，所述的双螺杆挤出机的挤出温度为120℃～145℃，进一步优选为125℃～137℃，螺杆转速为230r/min～290r/min，进一步优选为，螺杆转速为250r/min～270r/min。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术中，以聚乙烯醇缩丁醛树脂为主要材料，配合添加乙基纤维素、塑化剂、加工助剂以及选择性添加的羧甲基淀粉，使得各组分之间能够相互作用，能够形成良好的支撑结构，保证了3D打印过程中支撑部分的稳定顺利的建立，同时制品打印完成后放入无毒的醇类溶解中溶解或溶胀即可迅速去除支撑。本专利技术3D打印支撑材料的制备方法，可采用现有的双螺杆挤出机制备，易于制备，适合工业化生产。本专利技术相对于普通的水溶性支撑材料生产更为方便，生成的线材也更方便长久保存，打印条稳定性也得到明显的提高，适合于工业化生产，具有广阔的应用前景。具体实施方式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不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下实施例中，如无特别说明，说出现的份均为质量份。实施例1将85份聚乙烯醇缩丁醛树脂(重均分子量为35000和55000，按摩尔比1：1混合)粉末、8份乙基纤维素、6份三甘醇二辛/癸酸酯、0.7份N,N-乙撑双硬脂酰胺、0.3份复合抗氧剂[1010、168和磷酸三苯酯(质量比1:2:3)在高速混合机中混合均匀，混匀后的物料经同向双螺杆挤出机挤出(挤出温度为132℃，螺杆转速为260r/min)，经风冷拉条拖链切粒即得支撑材料共混粒子。支撑材料共混粒子在60℃下干燥4小时后进入单螺杆挤出机进行挤出，挤出温度为185℃，挤出的熔体经过水槽冷却、风干牵引得到直径为1.75毫米的单丝线材，单丝收卷后再进入烘箱中50℃下干燥3小时即可使用，得到3D打印支撑材料(线材)。制备完成的3D打印支撑材料(线材)与PLA线材在双喷头打印机上进行打印，PLA的打印温度为200℃，支撑线材的打印温度为195℃，打印层厚为0.2mm，打印出来的制品精度较高，支撑材料较好地为悬空实体部位提供支撑。制品放入乙醇中12小时后支撑部分即完全消失，支撑与实体接触的地方没有明显痕迹。实施例2将80份聚乙烯醇缩丁醛树脂(重均分子量为35000和55000，按摩尔比1：1混合)粉末、15份乙基纤维素、4份三乙二醇二异辛酸酯、0.7份N,N-乙撑双硬脂酰胺、0.3份复合抗氧剂[1010、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印支撑材料，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：

【技术特征摘要】
1.一种3D打印支撑材料，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：2.根据权利要求1所述的3D打印支撑材料，其特征在于，由以下重量百分数的组分组成：3.根据权利要求1所述的3D打印支撑材料，其特征在于，其特征在于，所述的聚乙烯醇缩丁醛树脂的重均分子量为10000～100000。4.根据权利要求1所述的3D打印支撑材料，其特征在于，其特征在于，所述塑化剂为三乙二醇二异辛酸酯、三甘醇二辛/癸酸酯、甘油中的一种或两种以上。5.根据权利要求1所述的3D打印支撑材料，其特征在于，其特征在于，所述的加工助剂为润滑剂和抗氧剂，以重量百分数计，润滑剂为0.05％-2％，抗氧剂为0.05％-2％。6.根据权利要求5所述的3D打印支撑材料，其特征在于，其特征在于，所述的润滑剂为N,N-乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、聚乙烯蜡、石蜡、单甘脂中的一种或两种以上。7.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨科，蔡增坤，
申请(专利权)人：杭州卓普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33