一种多色3D打印耗材制备工艺制造技术

本发明专利技术公开的属于3D打印技术领域，具体为一种多色3D打印耗材制备工艺，包括聚乳酸回料处理、原料准备、干燥混合、混合搅拌、熔融纺丝、螺杆挤出造粒多个步骤，本发明专利技术通过对PLA废料中的乳酸进行提取，再将提取出的纯乳酸与色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、PLA颗粒、SiC粉体进行混合生产得到成品，达到了环保、重复利用的目的，同时降低了耗材的成本，本发明专利技术中加入了SiC粉体，具有良好的力学性能、导热性能且在PLA基体中相容性、分散性和基体结合性好，能够提高纯乳酸与PLA颗粒的力学性能和基体结合性，同时通过熔融纺丝的工艺生产出的成品具有良好的机械性能。丝的工艺生产出的成品具有良好的机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种多色3D打印耗材制备工艺


[0001]本专利技术涉及3D打印
，具体为一种多色3D打印耗材制备工艺。

技术介绍

[0002]3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造[1]，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
[0003]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。3D打印耗材的材料可以说是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展也决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。
[0004]常见的3D打印耗材包括ABS/PLA，现有的PLA生产工艺受到一定的限制，无法对PLA废料进行回收利用，从而导致PLA价格昂贵，使得3D打印耗材价格久居不下，提高了3D打印技术研究的成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种多色3D打印耗材制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的无法对PLA废料进行回收利用的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多色3D打印耗材制备工艺，包括以下步骤：
[0007]步骤1：从注满陶瓷片的反应器顶端，向反应器内加入三氯甲烷、聚乳酸回料与硫酸，从反应器下端通入甲醇蒸汽，将馏出的水、甲醇和酯的混合物引入分馏塔，水与和酯的共沸混合物导入水解器中，通入水蒸汽进行水解,即可得到纯乳酸的水溶液，通入甲醇蒸汽与乳酸反应,得到乳酸甲酯；
[0008]步骤2：从发酵乳酸铵开始,酯化形成乳酸酯,然后脱氢酯化生成丙烯酸，反应完毕,进行分馏和水解,得到纯乳酸；
[0009]步骤3：原料准备：选取生产所需的色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、PLA颗粒、SiC粉体与步骤2中的纯乳酸，用于对打印耗材进行制备；
[0010]步骤4：干燥混合：取SiC粉体，先将SiC粉体放置在干燥箱干燥30
‑
60min，然后将偶联剂与干燥后的SiC粉体放入电动搅拌器中混合均匀，得到混合物A，最后将混合物A放置在干燥箱干燥60
‑
80min；
[0011]步骤5：将PLA颗粒、色母粒和混合物A分别放置在干燥箱干燥4
‑
6h，温度设定为60
‑
80℃，而后将PLA颗粒、色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、混合物A与纯乳酸进行混合后高温熔融得到混合物B，同时将热熔后的混合物B放入电动搅拌
器中搅拌均匀，冷却至30
‑
55℃后得到混合物B；
[0012]步骤6：将混合物B放入熔融纺丝设备的螺杆挤压机，进行熔融纺丝，混合物B经过熔融纺丝工艺制成长度为10
‑
20mm、直径为60
‑
100μm的复合短纤维备用；
[0013]步骤7：将步骤6所得复合短纤维投入双螺杆挤出机中，在240
‑
250℃条件下挤出造粒，即得成品。
[0014]优选的，从步骤2中工艺的中间体和回收的乳酸酯都可以得到纯的乳酸，其中酯化的工艺为：30％的乳酸铵和醇充分混合,以CO2气催化生成乳酸酯水溶液,温度100
‑
200℃,醇:乳酸铵＝1:1
‑
10,CO2的分压在0.1～20MPa,反应时间1
‑
2h。
[0015]优选的，所述醇包括甲醇与乙醇。
[0016]优选的，所述酯化的工艺为：30％的乳酸铵和醇充分混合,以CO2气催化生成乳酸酯水溶液,温度160℃,醇:乳酸铵＝1:5,CO2的分压在1MPa,反应时间1h。
[0017]优选的，所述酯化的工艺为：30％的乳酸铵和醇充分混合,以CO2气催化生成乳酸酯水溶液,温度170℃,醇:乳酸铵＝1:7,CO2的分压在11MPa,反应时间1.5h。
[0018]优选的，所述酯化的工艺为：30％的乳酸铵和醇充分混合,以CO2气催化生成乳酸酯水溶液,温度180℃,醇:乳酸铵＝1:10,CO2的分压在18MPa,反应时间2h。
[0019]优选的，所述步骤4中对SiC粉体的干燥温度为100
‑
120℃。
[0020]优选的，所述步骤4中对混合物A的干燥温度为为90
‑
100℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022](1)本专利技术通过对PLA废料中的乳酸进行提取，再将提取出的纯乳酸与色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、PLA颗粒、SiC粉体进行混合生产得到成品，达到了环保、重复利用的目的，同时降低了耗材的成本。
[0023](2)本专利技术中加入了SiC粉体，具有良好的力学性能、导热性能且在PLA基体中相容性、分散性和基体结合性好，能够提高纯乳酸与PLA颗粒的力学性能和基体结合性，同时通过熔融纺丝的工艺生产出的成品具有良好的机械性能。
具体实施方式
[0024]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]本专利技术提供一种技术方案：
[0027]实施例1
[0028]一种多色3D打印耗材制备工艺，包括以下步骤：
[0029]步骤1：从注满陶瓷片的反应器顶端,向反应器内加入三氯甲烷、聚乳酸回料与硫酸，从反应器下端通入甲醇蒸汽，将馏出的水、甲醇和酯的混合物引入分馏塔，经过这次分
馏,甲醇被完全分离出来,而水和酯的共沸混合物则导入水解器中,通入水蒸汽进行水解,即可得到纯乳酸的水溶液，甲醇可回收利用，水与和酯的共沸混合物导入水解器中，通入水蒸汽进行水解,即可得到纯乳酸的水溶液，通入甲醇蒸汽与乳酸反应,得到乳酸甲酯；
[0030]步骤2：从发酵乳酸铵开始,酯化形成乳酸酯,然后脱氢酯化生成丙烯酸，酯化的工艺为：30％的乳酸铵和醇充分混合,以CO2气催化生成乳酸酯水溶液,温度160℃,醇:乳酸铵＝1:5,CO2的分压在1MPa,反应时间1h，反应完毕,进行分馏和水解,得到纯乳酸；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多色3D打印耗材制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：从注满陶瓷片的反应器顶端,向反应器内加入三氯甲烷、聚乳酸回料与硫酸，从反应器下端通入甲醇蒸汽，将馏出的水、甲醇和酯的混合物引入分馏塔，水与和酯的共沸混合物导入水解器中，通入水蒸汽进行水解,即可得到纯乳酸的水溶液，通入甲醇蒸汽与乳酸反应,得到乳酸甲酯；步骤2：从发酵乳酸铵开始,酯化形成乳酸酯,然后脱氢酯化生成丙烯酸，反应完毕,进行分馏和水解,得到纯乳酸；步骤3：原料准备：选取生产所需的色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、PLA颗粒、SiC粉体与步骤2中的纯乳酸，用于对打印耗材进行制备；步骤4：干燥混合：取SiC粉体，先将SiC粉体放置在干燥箱干燥30
‑
60min，然后将偶联剂与干燥后的SiC粉体放入电动搅拌器中混合均匀，得到混合物A，最后将混合物A放置在干燥箱干燥60
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80min；步骤5：将PLA颗粒、色母粒和混合物A分别放置在干燥箱干燥4
‑
6h，温度设定为60
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80℃，而后将PLA颗粒、色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、混合物A与纯乳酸进行混合后高温熔融得到混合物B，同时将热熔后的混合物B放入电动搅拌器中搅拌均匀，冷却至30
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55℃后得到混合物B；步骤6：将混合物B放入熔融纺丝设备的螺杆挤压机，进行熔融纺丝，混合物B经过熔融纺丝工艺制成长度为10
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20mm、直径为60
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100μm的复合短纤维备用；步骤7：将步骤6所得复合短纤维投入双螺杆挤出机中，在240

【专利技术属性】
技术研发人员：何丽，
申请(专利权)人：苏州卡斯瑞达克新新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：