一种高性能3D打印环保材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能3D打印环保材料，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆156‑202份、聚乳酸58‑72份、三聚磷酸钠34‑50份、石墨烯1‑2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵0.4‑0.6份、复合剂A 4‑8份、复合剂B 3‑5份。本发明专利技术制得的高性能3D打印环保材料的拉伸强度和断裂伸长率较优，分别达到了53.78‑58.47MPa、42.16％‑44.61％；本发明专利技术可充分回收利用香蕉秆，扩大了香蕉秆的应用范围，提高了香蕉秆的附加值。

A high performance 3D printing environmental protection material

The invention discloses a high performance 3D printing environmental protection material, parts by weight as a unit, and comprises the following raw materials: banana stalk 156 202 copies, 72 copies, 58 polylactic acid sodium tripolyphosphate 34 50 copies, 2 copies, 1 graphene fatty alcohol polyoxyethylene ether ammonium sulfate 0.6, 0.4 composite agent A 4 8 and compound B 3 5. The tensile strength and elongation at break of 3D high performance environmental protection printing material prepared by the invention is better, respectively 53.78, 42.16% and 44.61% 58.47MPa; the invention can fully recycle the banana stalk, expanding the scope of application of banana stalk, increase the added value of banana stalk.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能3D打印环保材料
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种高性能3D打印环保材料。
技术介绍
3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或香蕉秆等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。虽然3D打印技术有着上述的技术优势，但是从其它方面来说，又存在一定的劣势，重点体现在材料方面，可以说是一个非常大的短板，材料品种贫乏，价格昂贵，直接制约着整体发展。从技术角度而言，3D打印不是一项高深艰难的技术，它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司，它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经实现。但是，这些材料种类与日常使用材料相比，还相差甚远，不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，昂贵的要四万元左右。中国近二十年来由于煤、电、天然气的普及、各种工业制品的丰富，农村对香蕉秆的需求减少，香蕉秆的处理成为了一个严重的社会问题，很多地方农民仍然直接在地里燃烧香蕉秆，引发空气污染、火灾、飞机无法正常起降等后果。香蕉秆3D打印材料不仅生产成本低，还减少二氧化碳的排放量。对香蕉秆回收，解决农作物资源的浪费，将其转化为3D打印材料，扩大香蕉秆的应用范围，提高香蕉秆的附加值，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种高性能3D打印环保材料，以解决现有香蕉秆资源的浪费等问题。本专利技术可充分回收利用香蕉秆，扩大了香蕉秆的应用范围，提高了香蕉秆的附加值。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高性能3D打印环保材料，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆156-202份、聚乳酸58-72份、三聚磷酸钠34-50份、石墨烯1-2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵0.4-0.6份、复合剂A4-8份、复合剂B3-5份；所述复合剂B以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉150-182份、亚磷酸二甲酯18-22份、N-乙基-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己甲酰胺6-10份、环氧溴丙烷7-10份、碳酰二胺1.8-4.2份、氢氧化钾1.6-3份、铝钛复合偶联剂0.7-0.9份、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2-0.3份、五氧化二钒0.3-0.5份、硬脂酸锉0.4-0.6份、聚二甲基硅氧烷0.4-0.7份、邻苯二甲酸二丁酯0.8-1.2份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物0.8-1份、改性松香树脂0.6-0.8份、硼酸0.5-0.7份、磷酸二氢铵0.2-0.4份；所述的高性能3D打印环保材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的香蕉秆粉碎，过200-300目筛子，制得粉末，所述粉末在100-105℃下干燥2.2-3.5h，控制水分含量在1％以下，制得香蕉秆粉末；S2：将石墨烯在磁场强度为5000-6800GS，超声波功率为240-600W，温度为40-55℃，转速为200-300r/min下，搅拌16-40min，制得能量石墨烯；S3：向步骤S2制得的能量石墨烯中加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵改性，在温度为52-76℃，转速为60-150r/min下活化0.8-1.7h，制得活化石墨烯能量粉末；S4：向步骤S1制得的香蕉秆粉末中加入步骤S3制得的活化石墨烯能量粉末、聚乳酸、三聚磷酸钠、复合剂A，升温至160-224℃，在转速为200-300r/min下搅拌2.5-4.2h，然后冷却至室温，制得香蕉秆3D打印初级材料；S5：将步骤S4制得的香蕉秆3D打印初级材料在温度为-92--115℃下粉碎，加入复合剂B混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为168-205℃，转速为100-115r/min下，经挤压丝条，制得高性能3D打印环保材料。优选地，所述复合剂A以重量份为单位，包括以下原料：ACR发泡调节剂6-10份、气溶胶发生剂4-6份、偶联剂kh-5503-5份、脂肪酸甘油酯2-4份、改性聚丙烯酸酯4.2-6份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯2-4份、抗氧剂10103-5份、聚合氯化铝4-6份。优选地，步骤S4中所述复合剂A的制备方法，包括以下步骤：S41：将气溶胶发生剂、偶联剂kh-550、脂肪酸甘油酯、改性聚丙烯酸酯、抗氧剂1010混合升温至115-130℃，在转速为100-200r/min下反应65-84min，制得物料A；S42：向步骤S41制得的物料A中加入ACR发泡调节剂、聚合氯化铝混合后升温至140-160℃，在转速为300-400r/min下反应142-235min，制得物料B；S43：向步骤S42制得的物料B中加入邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯混合后降温至105-122℃，在转速为200-300r/min下反应60-136min，制得复合剂A。优选地，步骤S5中所述复合剂B的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为22-28Be’，pH值为3.2-3.7的木薯淀粉浆a；S52：向步骤S51制得的淀粉浆a中加入浓度为5.5％-7.8％的亚磷酸二甲酯、N-乙基-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己甲酰胺、铝钛复合偶联剂、五氧化二钒，然后在温度为42-59℃，搅拌转速为80-120r/min下进行交联接枝反应2.7-3.8h，制得浆料b；S53：向步骤S52制得的浆料b中加入氢氧化钾，调节pH值为9.2-9.6，接着加入环氧溴丙烷、碳酰二胺、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯、邻苯二甲酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、改性松香树脂、硼酸、磷酸二氢铵，然后在温度为56-60℃，搅拌转速为80-120r/min下进行交联反应1.3-3h，制得浆料c；S54：将步骤S53制得的浆料c中加入硬脂酸锉，调节pH值为8.4-8.8，升温至73-77℃，糊化50-55min，糊化结束后降至26-30℃，加入聚二甲基硅氧烷，在转速为90-130r/min下搅拌9-13min，制得复合剂B。本专利技术成分的作用如下：香蕉秆，是一种很好的纤维材料，开发一种能充分利用废弃香蕉秆的可降解3D打印材料，既可以充分利用农作物的副产品秸秆，又能作为可降解材料，使打印后的材料不会因为丢弃而给生态环境造成白色污染。聚乳酸也称为聚丙交酯，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。聚乳酸的热稳定性好，加工温度170-230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好。三聚磷酸钠是一种无机物表面活性剂，具有一定有机物表面活性剂的性质。石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能3D打印环保材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆156‑202份、聚乳酸58‑72份、三聚磷酸钠34‑50份、石墨烯1‑2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵0.4‑0.6份、复合剂A 4‑8份、复合剂B 3‑5份；所述复合剂B以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉150‑182份、亚磷酸二甲酯18‑22份、N‑乙基‑5‑甲基‑2‑(1‑甲基乙基)环己甲酰胺6‑10份、环氧溴丙烷7‑10份、碳酰二胺1.8‑4.2份、氢氧化钾1.6‑3份、铝钛复合偶联剂0.7‑0.9份、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2‑0.3份、五氧化二钒0.3‑0.5份、硬脂酸锉0.4‑0.6份、聚二甲基硅氧烷0.4‑0.7份、邻苯二甲酸二丁酯0.8‑1.2份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物0.8‑1份、改性松香树脂0.6‑0.8份、硼酸0.5‑0.7份、磷酸二氢铵0.2‑0.4份；所述的高性能3D打印环保材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的香蕉秆粉碎，过200‑300目筛子，制得粉末，所述粉末在100‑105℃下干燥2.2‑3.5h，控制水分含量在1％以下，制得香蕉秆粉末；S2：将石墨烯在磁场强度为5000‑6800GS，超声波功率为240‑600W，温度为40‑55℃，转速为200‑300r/min下，搅拌16‑40min，制得能量石墨烯；S3：向步骤S2制得的能量石墨烯中加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵改性，在温度为52‑76℃，转速为60‑150r/min下活化0.8‑1.7h，制得活化石墨烯能量粉末；S4：向步骤S1制得的香蕉秆粉末中加入步骤S3制得的活化石墨烯能量粉末、聚乳酸、三聚磷酸钠、复合剂A，升温至160‑224℃，在转速为200‑300r/min下搅拌2.5‑4.2h，然后冷却至室温，制得香蕉秆3D打印初级材料；S5：将步骤S4制得的香蕉秆3D打印初级材料在温度为‑92‑‑115℃下粉碎，加入复合剂B混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为168‑205℃，转速为100‑115r/min下，经挤压丝条，制得高性能3D打印环保材料。...

【技术特征摘要】
1.一种高性能3D打印环保材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆156-202份、聚乳酸58-72份、三聚磷酸钠34-50份、石墨烯1-2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵0.4-0.6份、复合剂A4-8份、复合剂B3-5份；所述复合剂B以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉150-182份、亚磷酸二甲酯18-22份、N-乙基-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己甲酰胺6-10份、环氧溴丙烷7-10份、碳酰二胺1.8-4.2份、氢氧化钾1.6-3份、铝钛复合偶联剂0.7-0.9份、偶氮二异丁酸(丙烯酸乙二醇)酯0.2-0.3份、五氧化二钒0.3-0.5份、硬脂酸锉0.4-0.6份、聚二甲基硅氧烷0.4-0.7份、邻苯二甲酸二丁酯0.8-1.2份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物0.8-1份、改性松香树脂0.6-0.8份、硼酸0.5-0.7份、磷酸二氢铵0.2-0.4份；所述的高性能3D打印环保材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将选用的香蕉秆粉碎，过200-300目筛子，制得粉末，所述粉末在100-105℃下干燥2.2-3.5h，控制水分含量在1％以下，制得香蕉秆粉末；S2：将石墨烯在磁场强度为5000-6800GS，超声波功率为240-600W，温度为40-55℃，转速为200-300r/min下，搅拌16-40min，制得能量石墨烯；S3：向步骤S2制得的能量石墨烯中加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵改性，在温度为52-76℃，转速为60-150r/min下活化0.8-1.7h，制得活化石墨烯能量粉末；S4：向步骤S1制得的香蕉秆粉末中加入步骤S3制得的活化石墨烯能量粉末、聚乳酸、三聚磷酸钠、复合剂A，升温至160-224℃，在转速为200-300r/min下搅拌2.5-4.2h，然后冷却至室温，制得香蕉秆3D打印初级材料；S5：将步骤S4制得的香蕉秆3D打印初级材料在温度为-92--115℃下粉碎，加入复合剂B混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为168-205℃，转速为100-115r/min下，经挤压丝条，制得高性能3D打印环保材料。2.根据权利要求1所述高性能3D打印环保材料，其特征在于，所述复合剂A以...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟镇鸿，
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