珠光3D打印材料及其制备方法技术

本申请公开了珠光3D打印材料及其制备方法，珠光3D打印材料，该材料包括PLA及第二添加料的混合物，所述第二添加料的折光系数不低于1.57；所述第二添加料为无定型或熔点低190℃的聚酯共聚物；所述聚酯共聚物的特性粘度为0.5

【技术实现步骤摘要】
珠光3D打印材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种珠光3D打印材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]通过线材熔融挤出堆积成型的FDM型3D打印方式由于操作简单，设备材料价格便宜，已经成为主流的3D打印成型方式。但是线材打印过程中存在纹理会造成打印制品表面的粗糙感，具有珠光效果的线材打印出来的制品由于表面的珠光效果，使制品表面开上去纹理更少，表面更光滑。常规的通过添加珠光粉的方式获得的珠光线材打印出来的制品珠光效果较弱，珠光粉添加太多打印产品的力学性能又收到影响。通过材料的透光性及折光指数的差异以及有限的混合均匀性可以使材料珠光效果，在珠光材料中，当可见光进入不同材料薄片形成的交替层，光线发生折射、散射、反射、分光、干涉等现象，产生像珍珠一样的晶莹闪光。因此材料的透明性越高，折光指数差异越大，珠光效果越明显。同时材料混合需要保持有限的均匀性，均匀性太好，几种材料完全相容在一起，珠光效果也不明显。专利CN106633723A提供了一种具有珠光效果的3D打印线材，该专利提供的打印材料在制备时需要先使用双螺杆挤出机进行造粒，再通过螺杆挤出机挤出线材，双螺杆挤出机由于剪切混合能力较强，容易造成物料混合过于均匀导致珠光效果越差。同时，经过两个螺杆挤出产品的成本也更高。
[0003]PLA能够广泛应用于3D打印的主要因素是PLA结晶速度较慢，其冷却定型温度由玻璃化转变温度决定，PLA的玻璃化转变温度在65℃左右，在这个温度下，PLA冷却速度适中，成型收缩率较低，打印不易翘边，打印粘接强度较高。同时由于PLA较硬，在打印悬空部件时打印精度较高。所以在选择PLA珠光材料所用的共混材料时，需要挑选透明性较高，玻璃化转变温度与PLA接近，材质也较硬的材料，同时材料加工温度与PLA接近，材料的折光指数与PLA差异较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述问题，提出了一种珠光3D打印材料及其制备方法。
[0005]本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种珠光3D打印材料，该材料包括PLA及第二添加料的混合物，所述第二添加料的折光系数不低于1.57；所述第二添加料为无定型或熔点低190℃的聚酯共聚物；所述聚酯共聚物的特性粘度为0.5
‑
0.75，所述聚酯共聚物的玻璃化转变温度为为55
‑
85℃，与PLA玻璃化转变温度的差值不超过20℃，所述PLA的重均分子量为为1.0*105‑
2.0*105。混合物中不添加相溶剂、抗氧剂以及白油等助剂。
[0007]本方法是为了获得具有珠光效果的打印材料，对于珠光效果单向指标而言，两种材料的折光系数差值越大，且两种材料的混合均匀度有限，最后制得的打印材料打印出来的产品的珠光效果越强，所以本种制备方法，PLA与第二添加料混合在一起之后采用单螺杆挤出机一次熔融混合挤塑成型，由于单螺杆挤出机对物料的混合能力一般，对于物料的混
合均匀性较好控制，更加容易获得较好的珠光效果。为了不大范围改变原有PLA的打印工艺条件，选择以PLA为主，第二添加料为辅的配方体系，结合PET聚酯高达1.58左右的折光指数及较好的透明性，同时PET与PLA都属于聚酯类材料，其溶度参数差异不大，并且两种材料的水分含量差异不大，约为0.2％左右。较低的水分含量有利于后续打印过程中不容易产生气泡。但是PET的熔点高达260℃左右，加工温度在260
‑
275℃左右，与PLA加工温度差异较大，所以本方法采用在PET聚合过程中添加其他单体的方式，降低PET的熔点，获得流动性与PLA接近的无定型或低熔点的聚酯共聚物，再以无定型或低熔点的聚酯共聚物为第二添加物与PLA通过单螺杆挤出机进行一次挤塑，由于两种材料的溶度参数及流动性基本接近，确保了两种材料在热力学相容性方面不存在问题，同时单螺杆挤出机有限物料混合能力确保了两种物料有限的混合均匀性，且由于PLA的折光系数为1.44，而本申请所采用的第二添加料的折光系数不低于1.57，所以二者的折光系数差值高达0.13，所以采取本方法制备得到的材料打印出来的产品具有更强的珠光效果。
[0008]且整个混合料中只有PLA以及第二添加料，不含相溶剂、抗氧剂以及白油，因为添加相容剂会使得两种料之间混合更加均匀，而两种料之间混合越均匀，最后得到的材料打印出来的产片的珠光效果越弱，且由于不添加抗氧剂以及白油，这两种物质的存在会减弱色泽差，使得珠光效果变差，所以由于不添加相容剂，抗氧剂以及白油，PLA与第二添加料之间的折光系数差异更大，最终所制备得到的材料在进行打印时得到的产品的珠光效果更明显。
[0009]综上所述，上述方案通过PLA与第二添加料在不添加相溶剂、抗氧剂以及白油的条件下混合，并且混合之后只经过一次螺杆机挤塑，实现了两种材料的合而不完全相容，得到的产品具有更强的珠光效果。同时即使不添加抗氧剂，所制备得到打印材料依然具有良好的抗老化能力，使得打印材料具有较长的使用寿命。
[0010]可选的，PLA与第二混合料的混合物中不添加相溶剂、抗氧剂以及白油。
[0011]可选的，所述混合料还包括色母粒或色粉。
[0012]可选的，所述PLA的重均分子量为1.6*105‑
2.0*105；所述聚酯共聚物的的特性粘度为0.6
‑
0.7。
[0013]可选的，所述第二添加料与PLA在190℃～235℃的温度下熔融。
[0014]可选的，所述第二添加料的质量占整个混合料质量的10％～30％。
[0015]优选的，所述第二添加料的质量占整个混合料质量的15％～25％。
[0016]制备上述珠光3D打印材料的制备方法包括如下步骤：
[0017]第一步，制备无定型或熔点低于190℃的聚酯共聚物
[0018]第二步，将PLA与聚酯共聚物按照一定比例经过高速搅拌机混合均匀后进入除湿干燥干燥机干燥，干燥温度在55
‑
70℃，干燥时间为4
‑
6小时，经过干燥后的颗粒共混物水分含量在300ppm以内
[0019]第三步，干燥后的共混物直接进入单螺杆挤出机中在190
‑
235℃范围内熔融挤出形成3D打印所需的单丝，螺杆转速在450
‑
700rpm
[0020]第四步，单丝依次经过40
‑
60℃的恒温水槽,20
‑
30℃的冷却水槽，再经过吹干机、牵引机、储线架，最后进入收卷机进行收卷，获得表面光亮的规定直径尺寸的PLA复合线材。
[0021]所选的单螺杆挤出机螺杆长径比不高于33比1。
[0022]制备的PLA珠光单丝直径约为1.75mm或2.85mm，直径误差在
±
0.05mm以内。
[0023]所选的无定型或熔点低于190℃的聚酯共聚物包括如下步骤：
[0024]对苯二甲酸、乙二醇、共聚二元酸单体及钛系催化剂按照一定比例加入酯化釜内，钛系催化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种珠光3D打印材料，其特征在于，该材料包括PLA及第二添加料的混合物，所述第二添加料的折光系数不低于1.57；所述第二添加料为无定型或熔点低于190℃的聚酯共聚物；所述聚酯共聚物的特性粘度为0.5
‑
0.75，所述聚酯共聚物的玻璃化转变温度为为55
‑
85℃，与PLA玻璃化转变温度的差值不超过20℃，所述PLA的重均分子量为为1.0*105‑
2.0*105。2.如权利要求1所述的珠光3D打印材料，其特征在于，所述混合料还包括色母粒或色粉。3.如权利要求1所述的珠光3D打印材料，其特征在于，所述PLA的重均分子量为1.6*105‑
2.0*105；所述聚酯共聚物的的特性粘度为0.6
‑
0.7。4.如权利要求1所述的珠光3D打印材料的制备方法，其特征在于，所述第二添加料的质量占整个混合料质量的10％～30％。5.如权利要求1所述的珠光3D打印材料的制备方法，其特征在于，所述第二添加料与PLA在190℃～235℃的温度下熔融。6.如权利要求1所述的珠光3D打印材料的制备方法，其特征在于，所述混合物中不含相溶剂、抗氧剂以及白油。7.一种用于制备如权利1至6中任一项所述的珠光3D打印材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨科，蔡增坤，周成凤，
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：