用于工业3D打印的聚乳酸组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于工业3D打印的聚乳酸组合物及其制备方法，聚乳酸组合物包括如下重量份的组份：40-80份聚乳酸，1-20份增强剂，1-30份防翘曲稳定剂，1-30份木质纤维母粒。本发明专利技术用于工业3D打印的聚乳酸组合物兼具打印时无翘曲、打印件强度高及低密度，且具有很好的耐热性和可降解性；聚乳酸组合物绿色、安全、环保，其生产工艺过程简化、加工效率高，所需设备要求低，操作简单，打印制品简单加工后可直接使用，完美应用在模具、家具等大型工业3D打印制品领域，所打印件能够部分替代木模、沙模等，推动新型环保材料产业的新发展，市场前景广阔。阔。

【技术实现步骤摘要】
用于工业3D打印的聚乳酸组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种用于工业3D打印的聚乳酸组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印主要是依托信息技术、精密机械以及材料科学等多学科发展，又称为“快速成型”或“增材制造”，被誉为“第三次工业革命技术”的核心。随着3D打印的兴起，针对应用于桌面级和工业级FDM/FFF的3D打印材料，已逐渐成为人们关注的焦点。聚乳酸作为一种可再生植物资源的热塑性树脂材料，因其热收缩性小，打印无异味，安全、环保、可降解，受到了人们的青睐；同时聚乳酸树脂还具有优异的物理性能和良好的加工成型性，使其成为众多3D打印材料中应用率最高的一种3D打印材料。
[0003]在3D打印领域，特别是应用于大型工业3D打印方向的3D打印材料，除要求材料本身具有优异的物理性能、良好的加工成型性、极小的热收缩性和打印无异味外；还需要材料在打印时无翘曲，打印件尺寸稳定；打印件还需强度高，可进行CNC机加工；打印件质轻，密度小，有利于运输；同时具有一定的耐热性。因此在选择聚乳酸材料的基础上，还需要对其进行防翘曲、增强、低密度及耐热改性，从而提升聚乳酸材料的综合性能，使其应用在大型工业3D打印材料领域。然而，在现有3D打印技术中，针对聚乳酸的改性往往只对其单一性能进行改进，如单独对聚乳酸的强度进行增强，通过添加木质纤维进行功能改性，或对其两方面的性能进行改性，相对而言对聚乳酸材料防翘曲方面的改性的专利报道较少。
[0004]如中国授权专利(公告号：CN105585830B)公开了具有木质属性的改性聚乳酸复合3D打印材料及制备方法与应用，通过在聚乳酸材料中添加木质粉末颗粒提高了聚乳酸的拉伸强度和弯曲强度。又如中国专利申请(公布号：CN108948690A)公开了一种聚乳酸-木质素-淀粉复合材料及其制备方法，将100份聚乳酸树脂与20-50份木质素混合，在保持生物降解性能不变的情况下，其拉伸强度有了一个比较明显的提升。又如中国授权专利(公布号：CN104356618B)公开了一种用于3D打印的生物质木塑复合材料及其制备方法，通过聚乳酸和木粉、竹粉或稻壳粉共混，所得的复合材料除具有尺寸稳定性好、不堵孔、不翘曲、加工条件要求低等。
[0005]由以上现有技术可以看出，现有的技术并不适用于聚乳酸在工业3D打印技术的应用，针对聚乳酸用于工业3D打印领域来讲，需对其同时进行高强、防翘曲、低密度及耐热性能的提升，这是不可回避的问题。然而现有技术中大多集中在某单一性能或者两项性能进行改性，对于同时兼具打印时无翘曲，打印件尺寸稳定，同时打印件还需强度高，可进行CNC机加工，大型打印件质轻，密度小及较好耐热性进行全面改性的工作极少提及。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于工业3D打印的聚乳酸组合物及其制备方法，用以解决现有技术中的聚乳酸材料不能满足工业3D打印需求的问题。
[0007]本专利技术一方面提供了一种用于工业3D打印的聚乳酸组合物，包括如下重量份的组份：40-80份聚乳酸，1-20份增强剂，1-30份防翘曲稳定剂，1-30份木质纤维母粒；
[0008]所述的聚乳酸为多臂支化聚乳酸，所述的防翘曲稳定剂为多嵌段共聚物。
[0009]进一步的，所述聚乳酸为聚L乳酸，所述聚L乳酸的支化度为1-10，且熔融指数为1g/10min-30g/10min。
[0010]进一步的，所述增强剂选自脂族/芳族聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或几种。
[0011]进一步的，所述多嵌段共聚物选自防翘曲稳定剂S1、防翘曲稳定剂S2和防翘曲稳定剂S3中的一种或几种，
[0012]所述防翘曲稳定剂S1的分子结构式如下：
[0013][0014]式中，n1、n2分别独立的选自50-1000的整数；
[0015]所述防翘曲稳定剂S2的分子结构式如下：
[0016][0017]式中，n3、n4、n5分别独立的选自50-1000的整数；
[0018]所述防翘曲稳定剂S3的分子结构式如下：
[0019][0020]式中，n6、n7、n8分别独立的选自50-1000的整数。
[0021]进一步的，所述木质纤维母粒中木质纤维的长度为0.1-10mm，纤度为0.1-2D。
[0022]进一步的，所述木质纤维为被浸泡液提前浸泡处理，浸泡液为丙烯酸溶液、无水乙醇溶液中一种或几种。
[0023]进一步的，所述木质纤维母粒由木质纤维和聚乳酸共混而成，所述木质纤维的质量为总质量的40％-90％。
[0024]本专利技术另方面提供一种用于工业3D打印的聚乳酸组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0025](1)干燥聚乳酸、增强剂、防翘曲稳定剂、木质纤维母粒，并将干燥后的各组分置于在高速搅拌机种均匀共混，得预混料；
[0026](2)将预混料送入双螺杆挤出机中熔融塑化、挤出、冷却、切粒，再将粒料烘干，得烘干粒料；
[0027](3)将烘干粒料加入注塑机进行注塑成型。
[0028]进一步的，所述干燥的条件为在60℃-90℃真空下干燥6h-10h，直至水分低于300ppm；所述粒料烘干的条件为：将粒料在60℃-90℃真空下烘干6h-10h，直至水分低于300ppm。
[0029]进一步的，所述双螺杆挤出机各区温度为160℃-240℃，主机转速为300-500r/min，喂料频率为7-15r/min；所述注塑机的料筒各区温度为160℃-240℃，采用冷模注塑，压力为40MPa-55MPa。
[0030]采用上述本专利技术技术方案的有益效果是：
[0031]本专利技术用于工业3D打印的聚乳酸组合物兼具打印时无翘曲、打印件强度高及低密度，且具有很好的耐热性和可降解性，具体为：
[0032](1)通过采用多臂支化聚乳酸树脂，在保证强度的前提下，提供了很好的韧性，同时其还可部分生物可降解；
[0033](2)通过在聚乳酸树脂中加入增强剂、防翘曲稳定剂和木质纤维母粒，一方面通过合金的方式提高聚乳酸的强度；另一方面通过非晶态、低收缩、高模量和低线膨胀系数的防翘曲稳定剂的添加降低聚乳酸材料在大型打印件中的翘曲情况；
[0034](3)将木质纤维通过浸泡液浸泡处理，以达到在聚乳酸母粒和组合物更好的分散；
[0035](4)本专利技术用于工业3D打印的聚乳酸组合物绿色、安全、环保，其生产工艺过程简化、加工效率高，所需设备要求低，操作简单，打印制品简单加工后可直接使用，完美应用在模具、家具等大型工业3D打印制品领域，所打印件能够部分替代木模、沙模等，推动新型环保材料产业的新发展，市场前景广阔。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于工业3D打印的聚乳酸组合物，其特征在于，包括如下重量份的组份：40-80份聚乳酸，1-20份增强剂，1-30份防翘曲稳定剂，1-30份木质纤维母粒；所述的聚乳酸为多臂支化聚乳酸，所述的防翘曲稳定剂为多嵌段共聚物。2.根据权利要求1所述的用于工业3D打印的聚乳酸组合物，其特征在于，所述聚乳酸为聚L乳酸，所述聚L乳酸的支化度为1-10，且熔融指数为1g/10min-30g/10min。3.根据权利要求1所述的用于工业3D打印的聚乳酸组合物，其特征在于，所述增强剂选自脂族/芳族聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的用于工业3D打印的聚乳酸组合物，其特征在于，所述多嵌段共聚物选自防翘曲稳定剂S1、防翘曲稳定剂S2和防翘曲稳定剂S3中的一种或几种，所述防翘曲稳定剂S1的分子结构式如下：式中，n1、n2分别独立的选自50-1000的整数；所述防翘曲稳定剂S2的分子结构式如下：式中，n3、n4、n5分别独立的选自50-1000的整数；所述防翘曲稳定剂S3的分子结构式如下：式中，n6、n7、n8分别独立的选自50-1000的整数。5.根据权利要求1所述的用于工业3D打印的聚乳酸组合物，其特征在于，所述木质纤维母粒中木质纤维的长度为0.1-10mm，纤度为0.1-2D。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹勇民，茅伟华，陈上正，王立根，胡祥章，沈甜甜，吴昊骎，
申请(专利权)人：诺思贝瑞新材料科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：