一種環保型3D列印材料及其製備方法與流程

2023-06-07 02:48:51 2

本發明涉及3D列印材料領域，具體涉及一種環保型3D列印材料及其製備方法。

背景技術：

隨著3D列印需求的日益增加，可用的材料種類逐漸增多，從最初的樹脂、塑料拓展到金屬、陶瓷等。目前，3D列印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。3D列印耗材種類雖然很多，但大多數都是以高分子聚合物為主要原料，如ABS、PE、PC等，這些材料都屬於不可降解的材料，廢棄的3D列印材料和3D列印製品對環境造成了一定的影響，而且具有製作成本高，能耗高、加工條件要求複雜、易斷料等缺點。目前，開發一種綠色環保的，可降解的，製作成本低廉的，具有木質感的，並且所生產的製品具有較好的物理機械性能的3D列印材料尤為重要。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題本發明提供一種環保型3D列印材料及其製備方法，所得到的材料經濟環保，在短期內強度高，到一定時間後又能快速分解，成本低、環保，使用方便。

為了解決上述問題，本發明採用以下技術方案：

一種環保型3D列印材料，由以下重量份數的原料組成：聚乳酸30-35份，秸稈30-35份，玻璃纖維20-25份，木粉10-20份，紙漿10-20份，偶聯劑2-4份，潤滑劑1-2份，抗氧劑1-2份，增韌劑1-2份，聚乙二醇1-2份，分散劑1-2份。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈中的一種或多種。

所述的木粉為楊木粉或松木粉。

所述的偶聯劑選用矽烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑中的一種或多種。

所述潤滑劑選用聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸醯胺中的兩種或兩種以上任意比例的混合物。

所述的抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苄基)異氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亞磷酸酯中的一種或兩種以上任意比例的混合物。

所述的增韌劑為聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯。

所述分散劑為有機矽酮、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸中的任意一種。

一種環保型3D列印材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取秸稈及玻璃纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到70目～120目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸、木粉、紙漿、偶聯劑、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑、聚乙二醇及分散劑，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為25r/min～50r/min的條件下，攪拌混合5min～10min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺杆擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區段加熱溫度為120℃～140℃，第二個區段加熱溫度為150℃～170℃，第三個區段加熱溫度為180℃～190℃。

本發明的有益效果在於：本發明所得到的3D列印材料具有經濟環保的特點，通過添加秸稈、木粉及玻璃纖維，列印出來的產品在短期內具有高質量、高抗衝、高強度的特點；到一定時間後又能快速分解，且成本低，環保，生產工藝簡單，易於工業化生產，使用方便。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的說明。

實施例1

一種環保型3D列印材料，由以下重量份數的原料組成：聚乳酸30份，秸稈30份，玻璃纖維20份，楊木粉10份，紙漿10份，矽烷偶聯劑2份，潤滑劑1份，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯1份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯1份，聚乙二醇1份，有機矽酮1份。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈重量比為1:1:1的混合物。

所述潤滑劑選用硬脂酸鋅和硬脂酸鈣重量比為1:1的混合物。

一種環保型3D列印材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取秸稈及玻璃纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到70目目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸，楊木粉，紙漿，矽烷偶聯劑，潤滑劑，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯，聚乙二醇及有機矽酮，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為25r/min的條件下，攪拌混合5min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺杆擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區段加熱溫度為120℃，第二個區段加熱溫度為150℃，第三個區段加熱溫度為180℃。

實施例2

一種環保型3D列印材料，由以下重量份數的原料組成：聚乳酸32份，水稻秸稈32份，玻璃纖維23份，松木粉15份，紙漿15份，矽烷偶聯劑3份，潤滑劑2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯1份，聚乙二醇2份，有機矽酮2份。

所述潤滑劑選用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸醯胺重量比為1:1:1的混合物。

一種環保型3D列印材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取水稻秸稈及玻璃纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到100目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸、松木粉、紙漿、矽烷偶聯劑、潤滑劑、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、聚乙二醇及有機矽酮，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為40r/min的條件下，攪拌混合8min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺杆擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區段加熱溫度為130℃，第二個區段加熱溫度為160℃，第三個區段加熱溫度為190℃。

實施例3

一種環保型3D列印材料，由以下重量份數的原料組成：聚乳酸35份，秸稈35份，玻璃纖維25份，松木粉20份，紙漿20份，鈦酸酯偶聯劑4份，潤滑劑2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯2份，聚乙二醇2份，氧化聚乙烯蠟2份。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈重量比為1:1:1的混合物。

所述潤滑劑選用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸醯胺重量比為1:1:1的混合物。

一種環保型3D列印材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取秸稈及玻璃纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到120目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸，松木粉，紙漿，鈦酸酯偶聯劑，潤滑劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯，聚乙二醇及氧化聚乙烯蠟，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為50r/min的條件下，攪拌混合10min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺杆擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區段加熱溫度為140℃，第二個區段加熱溫度為170℃，第三個區段加熱溫度為190℃。

實施例1-3製備的環保型3D列印材料的主要性能如表1所示。

表1

應當理解的是，以上僅為本發明的優選實施例，不能因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。