CN103923470A - 一种用于3d打印的生物基可降解材料 - Google Patents

一种用于3d打印的生物基可降解材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印的生物基可降解材料，由以下质量百分比含量的原料组成：丙烯酸食品胶衍生物20-45%，丙烯酸松香衍生物10-40%，月桂酸丙烯酸酯5-10%，超细碳酸钙5-15%，乙烯基硅烷偶联剂1-8%，羟基丙烯酸酯20-50%，光引发剂1-5%。本发明得到的用于3D打印的生物基可降解材料按照GB/T19276.1-2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，测试得到其生物分解率最高能达到95%，材料的光降解率达到85%-92%，材料经过测试拉伸强度为1-5MPa，弯曲强度为0.5-3MPa。

Description

一种用于3D打印的生物基可降解材料
技术领域
本发明涉及一种用于3D打印的材料，具体涉及一种用于3D打印的生物基可降解材料。
背景技术
3D打印是一种快速成型技术，其中一种就是利用紫外光辐射而快速固化成型的。3D打印在成型上具有其快速一面，是一个发展非常迅速的行业。
但是，在发展过程中，3D打印所使用的材料大都来自合成材料，而打印的模型都是短暂使用的，在使用过一段时间后，就会遗弃。这些废弃的材料都是化学合成的材料，很难光降解或发生生物降解，给环境造成了很大的压力，因此需要解决3D打印材料的可降解问题。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于3D打印的生物基可降解材料，解决了现有3D打印材料不能降解的问题，力学性能优异。
技术方案：本发明提供的用于3D打印的生物基可降解材料，由以下质量百分比含量的原料组成：丙烯酸食品胶衍生物20-45%，丙烯酸松香衍生物10-40%，月桂酸丙烯酸酯5-10%，超细碳酸钙5-15%，乙烯基硅烷偶联剂1-8%，羟基丙烯酸酯20-50%，光引发剂1-5%。
所述丙烯酸食品胶衍生物是由多糖基食品胶与丙烯酸反应生成，两者的质量比为多糖基食品胶∶丙烯酸=1∶(1~5)，反应温度为40~80℃，反应时间为6~10h，催化剂为三乙烯二胺，反应过程如下：
所述丙烯酸松香衍生物是由松香酸和丙烯酸羟乙酯反应生成，两者的质量比为松香酸∶丙烯酸羟乙酯=1∶（1~3），反应温度为60~100℃，反应时间为5~8h，催化剂为月桂酸有机锡，反应过程如下：
所述超细碳酸钙的细度为0.5-5μm。所述光引发剂为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂907、光引发剂369、光引发剂1490、光引发剂1700中的一种。
所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷偶联剂、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙基硅烷偶联剂、乙烯基三叔丁氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙酰氧基硅烷偶联剂和乙烯基三叔丁氧基硅烷偶联剂中的一种。
本发明提供的用于3D打印的生物基可降解材料的制备方法，其制备步骤如下：按照上述质量百分比含量将各原料加入真空搅拌机中以2500 r/min搅拌3小时混合均匀，然后均匀地涂抹于玻璃板上，涂抹厚度为1~5μm，在紫外光源下辐照1~10秒固化，光强400~4000mW/cm2，波长300~500nm，得到可降解材料。
有益效果：（1）将本发明得到的用于3D打印的生物基可降解材料按照GB/T 19276.1-2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，测试得到其生物分解率最高能达到95%。（2）材料的光降解率达到85%-92%。（3）材料经过测试拉伸强度为1-5MPa，弯曲强度为0.5-3MPa。
具体实施方式
下面通过实施例的方式对本发明作进一步的说明，但本发明的范围并不因此局限于下述实施例，而是由本发明的权利要求书和说明书限定。
实施例1
本实施例各原料的质量百分比含量：丙烯酸食品胶衍生物20%，丙烯酸松香衍生物40%，月桂酸丙烯酸酯5%，超细碳酸钙5%，乙烯基三叔丁氧基硅烷偶联剂5%，羟基丙烯酸酯20%，光引发剂5%。
用于3D打印的生物基可降解材料的制备方法：按照上述质量百分比含量将各原料加入真空搅拌机中以2500 r/min搅拌3小时，混合均匀，然后均匀地涂抹于玻璃板上，涂抹厚度为1~5μm，在紫外光源下辐照5秒固化，光强400mW/cm2，波长300nm，得到所需的可降解材料。
实施例效果：（1）将本发明的材料按照GB/T 19276.1—2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，测试得到其生物分解率达到95%。（2）材料的光降解率达到92%。（3）材料经过测试拉伸强度为5MPa，弯曲强度为3MPa。
实施例2
本实施例各原料的质量百分比含量：丙烯酸食品胶衍生物45%，丙烯酸松香衍生物10%，月桂酸丙烯酸酯5%，超细碳酸钙15%，乙烯基三氯硅烷1%，羟基丙烯酸酯20%，光引发剂4%。
用于3D打印的生物基可降解材料的制备方法：按照上述质量百分比含量将各原料加入真空搅拌机中以2500 r/min搅拌3小时，混合均匀，然后均匀地涂抹于玻璃板上，涂抹厚度为1~5μm，在紫外光源下辐照5秒固化，光强4000mW/cm2，波长500nm，得到所需的可降解材料。
实施例效果：（1）将本发明的材料按照GB/T 19276.1—2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，可以测试得到其生物分解率为85%。（2）材料的光降解率达到85%。（3）材料经过测试拉伸强度为3MPa，弯曲强度为2MPa。
实施例3
本实施例各原料的质量百分比含量：丙烯酸食品胶衍生物21%，丙烯酸松香衍生物10%，月桂酸丙烯酸酯10%，超细碳酸钙6%，乙烯基三甲氧基硅烷 2%，羟基丙烯酸酯50%，光引发剂1%。
用于3D打印的生物基可降解材料的制备方法：按照上述质量百分比含量将各原料加入真空搅拌机中以2500 r/min搅拌3小时，混合均匀，然后均匀地涂抹于玻璃板上，涂抹厚度为1~5μm，在紫外光源下辐照1秒固化，光强4000mW/cm2，波长400nm，得到所需的可降解材料。
实施例效果：（1）将本发明的材料按照GB/T 19276.1-2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，可以测试得到其生物分解率为82%。（2）材料的光降解率达到85%。（3）材料经过测试拉伸强度为1MPa，弯曲强度为3MPa。
实施例4
本实施例各原料的质量百分比含量：丙烯酸食品胶衍生物30%，丙烯酸松香衍生物20%，月桂酸丙烯酸酯5%，超细碳酸钙10%，乙烯基三乙基硅烷 8%，羟基丙烯酸酯25%，光引发剂2%。
用于3D打印的生物基可降解材料的制备方法，按照上述质量百分比含量将各原料加入真空搅拌机中以2500 r/min搅拌3小时，混合均匀，然后均匀地涂抹于玻璃板上，涂抹厚度为1~5μm，在紫外光源下辐照10秒固化，光强1000mW/cm2，波长300nm，得到所需的可降解材料。
实施例效果：（1）将本发明的材料按照GB/T 19276.1—2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，可以测试得到其生物分解率为90%。（2）材料的光降解率达到88%。（3）材料经过测试拉伸强度为1MPa，弯曲强度为1MPa。
实施例5
本实施例各原料的质量百分比含量：丙烯酸食品胶衍生物25%，丙烯酸松香衍生物18%，月桂酸丙烯酸酯6%，超细碳酸钙9%，乙烯基三乙酰氧基硅烷 8%，羟基丙烯酸酯30%，光引发剂4%。
用于3D打印的生物基可降解材料的制备方法，按照上述质量百分比含量将各原料加入真空搅拌机中以2500 r/min搅拌3小时，混合均匀，然后均匀地涂抹于玻璃板上，涂抹厚度为1~5μm，在紫外光源下辐照6秒固化，光强2000mW/cm2、波长：500nm，得到所需的可降解材料。
实施例效果：（1）将本发明的材料按照GB/T 19276.1—2003标准，模拟在自然含水环境中生物分解过程，可以测试得到其生物分解率为83%。（2）材料的光降解率达到87%。（3）材料经过测试拉伸强度为3MPa，弯曲强度为0.5MPa。

Claims (6)

1. 一种用于3D打印的生物基可降解材料，其特征在于由以下质量百分比含量的原料组成：丙烯酸食品胶衍生物20-45%，丙烯酸松香衍生物10-40%，月桂酸丙烯酸酯5-10%，超细碳酸钙5-15%，乙烯基硅烷偶联剂1-8%，羟基丙烯酸酯20-50%，光引发剂1-5%。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物基可降解材料，其特征在于所述丙烯酸食品胶衍生物是由多糖基食品胶与丙烯酸反应生成，两者的质量比为多糖基食品胶∶丙烯酸=1∶(1~5)，反应温度为40~80℃，反应时间为6~10h，催化剂为三乙烯二胺。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物基可降解材料，其特征在于所述丙烯酸松香衍生物是由松香酸和丙烯酸羟乙酯反应生成，两者的质量比为松香酸∶丙烯酸羟乙酯=1∶（1~3），反应温度为60~100℃，反应时间为5~8h，催化剂为月桂酸有机锡。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物基可降解材料，其特征在于所述超细碳酸钙的细度为0.5-5μm。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物基可降解材料，其特征在于所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷偶联剂、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙基硅烷偶联剂、乙烯基三叔丁氧基硅烷偶联剂、乙烯基三乙酰氧基硅烷偶联剂和乙烯基三叔丁氧基硅烷偶联剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物基可降解材料，其特征在于所述光引发剂为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂907、光引发剂369、光引发剂1490、光引发剂1700中的一种。
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