A high performance bio-composite material for 3D printing consists of 2-20 dry modified wood flour, 80-98 dry polyolefin resins, 5-15 elastomers, 2-10 coupling agents, 0.2-1 antioxidant and 0.2-2 lubricants. The preparation steps of modified wood flour are as follows: soaking wood flour in pretreatment solution and continuously stirring for 15-24 hours to obtain wood flour impregnating mixture. The alkali-urea-water ratio in the pretreatment solution was (4-7):(8-12):(50-81). The wood flour impregnating mixture was stirred with graphene and its derivatives at 5 ~C to obtain the modified wood flour mixture, which was washed to neutral and dried at 100-105 ~105 ~4-8 h for reserve. The biocomposites can improve the shortcomings of wood flour thermal expansion, avoid blocking nozzles, increase printing stability, and the melting degradation temperature of modified wood flour matches the melting temperature of many polymer resins.
【技术实现步骤摘要】
一种高性能3D打印用生物复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种3D打印耗材领域,具体是一种高性能3D打印用生物复合材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印即快速成型技术的一种,熔融挤压堆积成型(FDM)技术是3D打印常用的一种技术,此技术利用热塑性聚合物在熔融状态下,从打印喷头挤出,然后凝固成轮廓薄层,再一层一层的叠加而成。传统的3D打印耗材大多为PLA(聚乳酸)、ABS塑料、PS塑料以及尼龙,这些材料由于易变形、造价昂贵,对于强度和精度都有很高要求的工业铸造领域来说,应用受到限制。近年来出现了以生物质材料制成生物质复合材料或制成木塑复合材料的FDM打印技术,即原材料可以从木粉、秸秆、稻壳、陶土、石墨等多种材料中自由选择并与相适应的高分子聚合物混合制成。采用木塑等生物质复合材料作为3D激光打印耗材可以自由打印出不同性能要求的材料,制作出各种工艺品、装饰品,还可以成为新产品、样品或小批量产品的快速原型产品。目前,3D打印木塑复合材料大多数选择PLA粉末、生物质木塑粉末、UHMWPE、木粉,但是木粉受热迅速膨胀,其稳定性难以控制,对打印机的打印能力要求很高并且会堵塞喷嘴,会影响打印的稳定性;并且木粉的熔融降解温度与许多高聚物树脂熔融温度不匹配,也限制了3D打印木塑复合材料树脂的选择范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高性能3D打印用生物复合材料及其制备方法,该生物复合材料可改善木粉受热膨胀的缺点,避免堵塞喷嘴,增加打印的稳定性,并且改性后的木粉熔融降解温度与许多高聚物树脂熔融温度匹配度高。为实现上述目的,本专利技术提供了一种高性能3D打印用生物复合材 ...
【技术保护点】
1.一种高性能3D打印用生物复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分:2~20份干燥的改性木粉、80~98份干燥的聚烯烃树脂、5~15份弹性体、2~10份偶联剂、0.2~1份抗氧化剂、0.2~2份润滑剂;所述干燥的改性木粉制备步骤如下:(1)将木粉浸渍在预处理液中不断搅拌15~24h得木粉浸渍混合液;所述预处理液中碱:尿素:水的质量比为(4~7):(8~12):(50~81);(2)将木粉浸渍混合液与石墨烯及其衍生物在5℃条件下搅拌均匀得到改性木粉混合液,所述石墨烯及其衍生物与木粉的重量份比为(0.03~0.05):1,并用盐酸溶液将改性木粉混合液洗涤至中性,最后放置在烘箱中于100~105℃条件下干燥4~8h,备用。
【技术特征摘要】
1.一种高性能3D打印用生物复合材料,其特征在于,包括以下重量份的组分:2~20份干燥的改性木粉、80~98份干燥的聚烯烃树脂、5~15份弹性体、2~10份偶联剂、0.2~1份抗氧化剂、0.2~2份润滑剂;所述干燥的改性木粉制备步骤如下:(1)将木粉浸渍在预处理液中不断搅拌15~24h得木粉浸渍混合液;所述预处理液中碱:尿素:水的质量比为(4~7):(8~12):(50~81);(2)将木粉浸渍混合液与石墨烯及其衍生物在5℃条件下搅拌均匀得到改性木粉混合液,所述石墨烯及其衍生物与木粉的重量份比为(0.03~0.05):1,并用盐酸溶液将改性木粉混合液洗涤至中性,最后放置在烘箱中于100~105℃条件下干燥4~8h,备用。2.根据权利要求1所述的一种高性能3D打印用生物复合材料,其特征在于:所述石墨烯及其衍生物包括石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、富勒烯、石墨炔或石墨烷中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的一种高性能3D打印用生物复合材料,其特征在于:所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化钡中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的一种高性能3D打印用生物复合材料,其特征在于:所述聚烯烃树脂为ABS、PP、HDPE、PA、PS中的一种或几种。5.根据权利要求1或2所述的一种高性能3D打印用生物复合材料,其特征在于:所述弹...
【专利技术属性】
技术研发人员:李珊珊,马立波,孙煜,徐玉杰,周小伟,熊煦,张枝苗,高炜斌,徐亮成,薛叙明,
申请(专利权)人:常州工程职业技术学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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