【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材。
技术介绍
1、3d打印是20世纪末出现的一种非传统先进加工制造技术，改变了制造理念和制造模式，被认为是推动工业4.0的革命性技术。其中熔融沉积成型（（fused depositionmodeling，fdm）是3d打印技术中最典型、最常用的一种，被广泛应用于航空航天、汽车零部件、医学等诸多领域。fdm工艺的材料要满足以下要求：①必须要具备热塑性；②基于fdm工作原理，喷嘴处对打印耗材进行加热熔融，需要通过未熔融耗材自身的压力挤出，材料的粘度要足够低，有足够高的拉伸强度、弯曲强度及韧性；③玻璃化温度和熔融温度要相对较低。目前常用于fdm的材料包括：热塑性聚酯基弹性体、丙烯酸-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（abs）、聚乳酸（pla）、聚碳酸酯（pc）等材料。但这些材料各有优缺点，如abs材料具有良好的性能，但耐低温性能差，温度较低下对应着较高的收缩率，导致制品易发生变形；热稳定性也较差，若打印温度高于230℃，则容易分解。pla材料是一种环境友好型热塑性塑料，不足就是韧性较差等。虽然研究人员在打印材料上的研究已经取得了一定的进展，但其性能依然不能满足fdm对材料的各种要求技术的推广。
2、聚丙烯（pp）有非常丰富的原料来源，简单的合成工艺，较低的价格，相对较高的熔点，相对较高的软化点，较小的密度和耐热性好、耐水性强、化学稳定性好等优异的综合性能。并具有良好的机械性能和力学性能，加工成型的难度低。但通用的聚丙烯材料具有力学强度低、成型收缩率大、冲击韧性不
3、目前，有许多改性聚丙烯的方法已开发，如“一种3d打印用聚丙烯线材及其制备方法”（cn 108641197 b）、“一种3d打印用聚丙烯耗材及其制备方法”（cn110437538 b）、“一种用于3d打印的间规聚丙烯组合物、间规聚丙烯复合材料及其制备方法”（cn 109608762 b）、“一种用于3d打印的高层粘性低收缩率聚丙烯及其制备方法和应用”（cn116218123 a）等。其中，3d打印聚丙烯材料的改性制备方法原理仍集中在两方面：一方面是控制聚丙烯的晶粒尺寸和聚丙烯的结晶过程来降低成型收缩率，一般通过加入成核剂或者调整聚丙烯分子链规整性等方法实现；另一方面是添加部分增粘物质如增粘剂等，提高打印层之间的粘性来提高3d打印聚丙烯制品的强度。但实际上，聚丙烯的结晶过程影响其本征的强度，因此，降低聚丙烯的结晶度虽然能有效降低成型收缩率，但会影响聚丙烯材料的强度；而增粘物质虽然能提高层粘结性，但其本身是小分子，也会显著降低聚丙烯的强度。
技术实现思路
1、基于现有聚丙烯3d打印制品成型性差、力学性能低和打印制品外观粗糙等问题，本专利技术提供了一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材，其包括以下重量份的组份：聚丙烯100份、增韧剂5~15份、无机填料10~40份、丙烯酸酯改性萜烯树脂5~30份、光固化树脂粉末5~40份、光引发剂0.02~0.1份、抗氧剂0.05~0.3份。
4、进一步地，所述聚丙烯选用为均聚等规聚丙烯（1~10g/10min，熔融流动速率测试条件：230℃、2 .16kg；熔融温度为150～190℃）、间规聚丙烯（5~25g/10min，熔融流动速率测试条件：230℃、2 .16kg；熔融温度为150～190℃）、无规聚丙烯（20~40g/10min，熔融流动速率测试条件：230℃、2 .16kg；熔融温度为150～190℃）中的一种或几种。
5、进一步地，所述增韧剂为烯烃共聚物，包括丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丁烯共聚物中的一种或几种。
6、进一步地，所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、氧化铝中的一种或几种。
7、进一步地，所述光固化树脂粉末为羟基丙烯酸树脂、异氰尿酸三缩水甘油酯、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯丙烯酸酯的一种或几种。
8、进一步地，所述光引发剂为邻苯甲酰苯甲酸甲酯、双官能团α-羟基酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或几种。
9、进一步地，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、高分子类抗氧剂中的一种或几种。
10、进一步地，所述丙烯酸酯改性萜烯树脂的制备包括以下步骤：
11、1）将萜烯树脂溶于甲苯中，加入一定量的过氧化苯甲酰（bpo）、甲基丙烯酸甲酯（mma）和苯乙烯（st），在一定温度下恒温搅拌反应一定时间；
12、2）反应终止后加入丙酮，静置至不再生成沉淀后倒出溶液；将沉淀物继续溶于甲苯，并加丙酮静置，重复该操作数次以除去未反应物和副产物；
13、3）将纯化后的沉淀物放入索氏提取器中，用蒸馏水抽提6-24小时后干燥，得到丙烯酸酯改性萜烯树脂。
14、更进一步地，步骤1）中萜烯树脂-甲苯溶液的浓度范围为0.01~0.4 g/ml，过氧化苯甲酰的加入量为所用萜烯树脂质量的0.3~1.5%，甲基丙烯酸甲酯的加入量为所用萜烯树脂质量的10~30%，苯乙烯的加入量为所用萜烯树脂质量的5~10%；所述反应的温度为60~120℃，时间为2~8小时。
15、所述基于聚丙烯的3d打印用高分子线材的制备包括以下步骤：
16、a）将聚丙烯、增韧剂、无机填料、丙烯酸酯改性萜烯树脂、光固化树脂粉末、光引发剂和抗氧剂按比例混合，得到混合物；
17、b）将所得混合物通过双螺杆挤出机的主喂料口喂入，挤出，冷却后经切粒，得到颗粒状改性聚丙烯复合材料；
18、c）将上述颗粒状改性聚丙烯复合材料经单螺杆挤出机挤出，制得丝状3d打印聚丙烯耗材，卷绕后成捆，装入黑色遮光包装袋保存。
19、本专利技术将光固化树脂体系和丙烯酸酯改性萜烯树脂增粘剂体系引入聚丙烯材料，通过双螺杆挤出机混合得到聚丙烯复合材料，再由单螺杆挤出机挤出丝状打印线材，制备得到成型收缩率低、打印精度高、打印制品性能强的聚丙烯材料。本专利技术中的丙烯酸酯改性萜烯树脂和光固化粉末在聚丙烯结晶过程中起到成核的作用，降低了晶粒的尺寸，从而降低了成型收缩率。其中，萜烯分子链与聚丙烯有良好的相容性，而丙烯酸酯接枝部分与光固化树脂部分有较好的相容性，因此能够提高聚丙烯与光固化树脂之间的相容性。同时，成型后的3d打印聚丙烯制品在光照作用下，3d打印层表面的光固化树脂粉末和丙烯酸酯改性萜烯树脂与相邻层间的相同组分发生光固化反应，可提高3d打印层之间的粘接强度，从而进一步提高制品的性能。因此，本专利技术在提高聚丙烯的使用价值上具有重大意义。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、（1）本专利技术制备的聚丙烯通过无机填料、光固化树本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于，包括以下重量份的组份：聚丙烯100份、增韧剂5~15份、无机填料10~40份、丙烯酸酯改性萜烯树脂5~30份、光固化树脂粉末5~40份、光引发剂0.02~0.1份、抗氧剂0.05~0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述聚丙烯选用为均聚等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述增韧剂为烯烃共聚物，包括丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丁烯共聚物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、氧化铝中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述丙烯酸酯改性萜烯树脂的制备包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：步骤1）中过氧化苯甲
7.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述光固化树脂粉末为羟基丙烯酸树脂、异氰尿酸三缩水甘油酯、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯丙烯酸酯的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述光引发剂为邻苯甲酰苯甲酸甲酯、双官能团α-羟基酮、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、高分子类抗氧剂中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3D打印用高分子线材，其特征在于：其制备包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材，其特征在于，包括以下重量份的组份：聚丙烯100份、增韧剂5~15份、无机填料10~40份、丙烯酸酯改性萜烯树脂5~30份、光固化树脂粉末5~40份、光引发剂0.02~0.1份、抗氧剂0.05~0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材，其特征在于：所述聚丙烯选用为均聚等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材，其特征在于：所述增韧剂为烯烃共聚物，包括丙烯-乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯、乙烯-丁烯共聚物中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材，其特征在于：所述无机填料为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、氧化铝中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚丙烯的3d打印用高分子线材，其特征在于：所述丙烯酸酯改性萜烯树脂的制备包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于聚丙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴汝熙，王睿，卓东贤，吴文君，徐人威，金晨昊，
申请(专利权)人：中化泉州能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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