一种生物降解、超韧的3D打印材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物降解、超韧的3D打印材料及其制备方法，该3D打印材料由以下组分制备而成：PLA 60

【技术实现步骤摘要】
一种生物降解、超韧的3D打印材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及3D打印复合材料领域，特别涉及一种可生物降解的以PLA为基材的超韧3D打印材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]熔融沉积成型(FDM技术)也称熔融沉积制造、熔融堆积成型等，FDM的设备维护方便，成型材料广泛，自动化程度高，且占地面积小，目前被广泛用于航空航天模型和配件、汽车领域、医疗器械和模型的制备。
[0003]熔融沉积技术成型原理相对简单，工艺主要是将丝状的热熔型材料加热熔化，然后经过喷嘴挤压出来涂覆在工作台上，喷嘴可以沿着X、Y、Z方向移动一层一层堆积，快速冷却后得到三维实物。熔融堆积成型制作和使用维护费用较低，材料利用率高、能耗小、污染少、绿色环保。
[0004]聚乳酸(PLA)作为一种生物可降解的热塑性塑料，具有良好的机械性能。作为FDM打印材料，PLA比ABS具有更好的力学性能、更小的冷却收缩率，同时打印过程中没有异味。PLA虽然具有较高的拉伸强度、压缩模量，但其质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，限制了PLA的应用范围。所以对PLA增韧非常有必要。
[0005]聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一种韧性极佳的生物可降解高分子，在一定条件下，PBAT可以被微生物近乎完全降解，并且降解物对环境没有危害，PBAT有优异的延展性、较快的成型速度。
[0006]因此，选择PBAT对PLA进行增韧，能得到性能优异且超韧的3D线材。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种可生物降解的以PLA为基材的超韧3D打印材料及其制备方法，添加PBAT以解决现有技术中PLA 3D打印产品质硬而韧性较差，缺乏柔性和弹性，同时达到全降解等问题。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009]一种可生物降解的以PLA为基材的超韧3D打印材料，按质量份计，由以下组分制备而成：
[0010]PLA60
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80份，PBAT 20
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40份，相容剂0.5
‑
3份，润滑剂0.5
‑
2份，抗氧剂0.1
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0.3。
[0011]优选的技术方案，所述PLA为FY201，FY202，FY601，FY602，FY801，FY802中的至少一种。
[0012]所述PBAT为HF101，TA159，TH801T，KHB21AP11中的至少一种。
[0013]所述相容剂为MBS类、EMA类、马来酸酐中的至少一种。
[0014]所述润滑剂为树枝状润滑剂CYD
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T151、CYD
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T187中的至少一种。
[0015]所述抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂1068中的至少一种。
[0016]本专利技术还提供了上述所述的一种可生物降解的以PLA为基材的超韧3D打印材料的
制备方法，包括以下步骤：
[0017]1)先将PLA、PBAT、相容剂、润滑剂、抗氧剂充分干燥后用高混机混合均匀；
[0018]2)将步聚1)得到的混合料加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出物经水冷和风干后切粒，得到的粒子放入鼓风干燥箱中80℃烘3h。
[0019]3)将步聚2)得到的粒子加入到单螺杆线材机中挤出，挤出后经热水、冷水和风干后，利用收卷机进行收卷。
[0020]优选的，所述双螺杆有12个控温区域，温度依次为150
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170℃、170
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190℃、170
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190℃、170
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190℃、165
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185℃、165
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185℃、165
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185℃、165
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185℃、170
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190℃、170
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190℃、170
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190℃、170
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190℃、170
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190℃；主机转速为180
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250rpm，喂料速度为25
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50rpm。
[0021]单螺杆有6个控温区域，温度依次为170
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190℃、175
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195℃、180
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200℃、175
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195℃、175
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195℃、170
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195℃，主机转速30
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60rpm。
[0022]与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
[0023](1)本专利技术选择用PBAT对PLA进行处理，使材料获得了优异的韧性，同时产品在打印过程中出丝流畅，不出现卷曲和翘边，打印的材料光泽性好。
[0024](2)本专利技术制备的超韧3D打印材料无毒、打印过程中无刺鼻性气味，符合了3D打印材料要求。并且较其他的3D打印耗材产品易于降解。
[0025](3)本专利技术制备材料工艺简单，并且所得的材料可直接用于普通设备加工，该材料能够全生物降解。
[0026](4)本专利技术采用双螺杆对材料进行改性得到粒子，单螺杆线材机是一个口模出线条，目的是将粒颗粒加工为成卷的线材，用于3D打印线材机验证打印。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0028]实施例1
[0029]按重量，先将70份PLA、30份PBAT、0.5份相容剂、0.5份润滑剂、0.2份抗氧剂搅拌5min后，放料得到混合物料；将混合物料加入到低剪切、高输送的同向双螺杆挤出机中混炼均匀，挤出造粒；然后将得到的粒子烘干后加入到单螺杆线材机中挤出，挤出后经热水、冷水和风干后，利用收卷机进行收卷，得到适用于3D打印的超韧材料。
[0030]其中，同向双螺杆挤出机挤出造粒工艺参数为：各区温度分别为1区160℃、2区185℃、3区185℃、4区185℃、5区185℃、6区185℃、7区180℃、8区180℃、9区180℃、10区180℃、11区185℃、12区185℃、13区185℃；主机转速为250rpm，喂料转速为50rpm，螺杆组合选用：低剪切高分散。
[0031]线材机单螺杆线材机挤出工艺参数为：各区温度分别为1区180℃、2区185℃、3区185℃、4区190℃、5区185℃、6区185℃；主机转速50rpm。
[0032]实施例2
[0033]按重量，先将60份PLA、40份PBAT、0.5份相容剂、0.5份润滑剂、0.2份抗氧剂搅拌5min后，放料得到混合物料；将混合物料加入到低剪切、高输送的同向双螺杆挤出机中混炼
均匀，挤出造粒并烘干。然后将得到的粒子加入到单螺杆线材机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物降解、超韧的3D打印材料，其特征在于：按质量份计，由以下组分制备而成：PLA 60
‑
80份，PBAT 20
‑
40份，相容剂0.5
‑
3份，润滑剂0.5
‑
2份，抗氧剂0.1
‑
0.3。2.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：所述PLA为FY201、FY202、FY601、FY602、FY801、FY802中的至少一种。3.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：所述PBAT为HF101、TA159、TH801T、KHB21AP11中的至少一种。4.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：所述相容剂为MBS类、EMA类、马来酸酐中的至少一种。5.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：所述润滑剂为树枝状润滑剂CYD
‑
T151、CYD
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T187中的至少一种。6.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1068中的至少一种。7.如权利要求1
‑
6任一项所述的3D打印材料的制备方法，其特征在于：包括如下步聚：1)先将PLA、PBAT、相容剂、润滑剂、抗氧剂充分干燥后用高混机混合均匀；2)将步聚1)得到的混合料加入到双螺杆挤出机中挤出，挤出物经水冷和风干后切粒，得到的粒子干燥；3)将步聚2)得到的粒子加入到单螺杆线材机中挤出...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹志兵，王威，
申请(专利权)人：会通新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：