CN105419265A - 聚乳酸合金及其制备方法、3d打印材料 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚乳酸合金及其制备方法、3D打印材料，其制备方法包括：(1)、将聚乳酸和ABS分别在50～100摄氏度下真空干燥1～10小时；(2)、将干燥后的聚乳酸、ABS、以及表面活性剂混合均匀；(3)、通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型。本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更好的光泽；具有更低的密度，使材料更轻便；具有更高温度下的尺寸稳定性；降低了堵住3D打印机喷嘴的可能性；具有比单一聚乳酸更好的冲击韧性；通过ABS改性的聚乳酸合金具有投资低、操作简单和前景广的特点。
Description
技术领域
本申请属于3D打印材料技术领域，特别是涉及一种通过非生物材料ABS改性生物材料聚乳酸而得到聚乳酸合金。
背景技术
3D打印技术(3DPrinting)是21世纪制造业领域迅速发展的一项新兴成型制造技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。伴随着该技术的迅猛发展，对于该技术所需3D打印材料的研究也进入了白热化的状态，当前3D打印材料主要包括聚乳酸和ABS。
聚乳酸(PLA)是一种可完全生物降解、对环境友好的脂肪族聚酯类高分子材料，具有良好的化学惰性、良好的生物相容性、极易于加工以及其相应制品废弃后能在微生物、酸碱等自然条件下完全分解成对环境无毒无害的二氧化碳和水等优点。然而PLA具有玻璃化转变温度较高、性脆、耐冲击强度低以及柔性差等不足，这些缺点极大地限制了PLA在3D打印材料领域的应用。
ABS是一种由苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)连续相和聚丁二烯(PB)橡胶分散相组成的“海岛”型两相结构的三组分热塑性树脂。ABS树脂具有优异的机械性能、高的热稳定性能和耐化学性能以及好的加工性能，因此可看做3D打印材料的首选材料。
PLA和ABS用作3D打印材料时具有明显的区别：(1)PLA打印时气味为棉花糖味，而ABS打印时为刺鼻的有害气味；(2)PLA打印温度在200摄氏度左右，而ABS要在220摄氏度以上；(3)PLA比ABS具有更低的收缩率，即使打印较大尺寸的模型时也表现很好；(4)PLA是晶体，ABS是非晶体，因为ABS无相变，因此ABS不吸喷嘴的热能，而PLA却可能因吸收喷嘴热量而使部分PLA因放热而直接从液体相变为固体，从而有堵住3D打印机喷嘴的风险。
综上所述，现有聚乳酸和ABS材料可用于3D打印材料，但是还未达到理想的结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乳酸合金及其制备方法、3D打印材料，其通过ABS改性聚乳酸，从而获得可更有效用于3D打印的聚乳酸合金。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开了一种聚乳酸合金，按重量份包括：
45～95份的聚乳酸；
1～50份的ABS；
0～5份的表面活性剂,大于0份。
优选的，在上述的聚乳酸合金中，所述的聚乳酸选自聚D-乳酸、聚L-乳酸、聚(D,L)-乳酸中的一种或多种组合。
优选的，在上述的聚乳酸合金中，所述的ABS选自3504牌号、275牌号、8391牌号、3513牌号、3453牌号、8434牌号、8433牌号中的一种或多种组合。
优选的，在上述的聚乳酸合金中，所述的表面活性剂选自苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合。
相应的，本申请还公开了一种聚乳酸合金的制备方法，包括步骤：
(1)、将聚乳酸和ABS分别在50～100摄氏度下真空干燥1～10小时；
(2)、将干燥后的聚乳酸、ABS、以及表面活性剂混合均匀；
(3)、通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型。
优选的，在上述的聚乳酸合金的制备方法中，所述螺杆挤出机各段温度分别为140～180摄氏度、150～190摄氏度和140～180摄氏度，螺杆转速为300～600r/min。
优选的，在上述的聚乳酸合金的制备方法中，所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
本申请还公开了一种3D打印材料，按重量份包括：
45～95份的聚乳酸；
1～50份的ABS；
0～5份的表面活性剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)、本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更好的光泽。
2)、本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更低的密度，使材料更轻便。
3)、本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸具有更高温度下的尺寸稳定性。
4)、本发明所得聚乳酸合金产品降低了单一聚乳酸堵住3D打印机喷嘴的可能性。
5)、本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更好的冲击韧性。
6)、本发明所得聚乳酸合金产品具有投资低、操作简单和前景广的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例1和对比例所获得产品的对比图。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
将56克聚乳酸和40克ABS分别在50摄氏度下真空干燥10小时；将干燥后的聚乳酸和ABS加入三颈烧瓶中，通过机械搅拌器将三颈烧瓶中的聚乳酸和ABS混合均匀；向装有聚乳酸和ABS的三颈烧瓶中加入4克表面活性剂，通过机械搅拌器将聚乳酸、ABS和表面活性剂三者混合均匀；通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型，其中螺杆挤出机各段温度分别为140摄氏度、150摄氏度和140摄氏度，螺杆转速为300r/min。
对比例
将95克聚乳酸在50摄氏度下真空干燥10小时；将干燥后的聚乳酸加入三颈烧瓶中；向装有聚乳酸的三颈烧瓶中加入5克表面活性剂，通过机械搅拌器将聚乳酸和表面活性剂混合均匀；通过螺杆挤出机将聚乳酸和表面活性剂共混物挤出成型，其中螺杆挤出机各段温度分别为140摄氏度、150摄氏度和140摄氏度，螺杆转速为300r/min。
将本实施例通过的聚乳酸合金与单一聚乳酸进行典型性能对比，结果详见表1。
表1
从表1可以看出，聚乳酸合金密度低于纯聚乳酸，表明本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更低的密度，使材料更轻便；聚乳酸合金热变形温度高于纯聚乳酸，表明本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸具有更高温度下的尺寸稳定性；聚乳酸合金熔体流动速率低于单一聚乳酸，表明本发明所得聚乳酸合金产品降低了单一聚乳酸堵住3D打印机喷嘴的可能性；聚乳酸合金冲击强度高于纯聚乳酸，表明实施例1所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更好的冲击韧性。
图1所示为本发明具体实施例1与对比例所制得产品。通过对比可以明显看出：本发明所得聚乳酸合金产品具有比单一聚乳酸更好的光泽。
实施例2
将90克聚乳酸和8克ABS分别在70摄氏度下真空干燥8小时；将干燥后的聚乳酸和ABS加入三颈烧瓶中，通过机械搅拌器将三颈烧瓶中的聚乳酸和ABS混合均匀；向装有聚乳酸和ABS的三颈烧瓶中加入2克表面活性剂，通过机械搅拌器将聚乳酸、ABS和表面活性剂三者混合均匀；通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型，其中螺杆挤出机各段温度分别为150摄氏度、160摄氏度和150摄氏度，螺杆转速为400r/min。
实施例3
将45克聚乳酸和50克ABS分别在100摄氏度下真空干燥1小时；将干燥后的聚乳酸和ABS加入三颈烧瓶中，通过机械搅拌器将三颈烧瓶中的聚乳酸和ABS混合均匀；向装有聚乳酸和ABS的三颈烧瓶中加入5克表面活性剂，通过机械搅拌器将聚乳酸、ABS和表面活性剂三者混合均匀；通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型，其中螺杆挤出机各段温度分别为180摄氏度、190摄氏度和180摄氏度，螺杆转速为600r/min。
实施例4
将95克聚乳酸和5克ABS分别在90摄氏度下真空干燥4小时；将干燥后的聚乳酸和ABS加入三颈烧瓶中，通过机械搅拌器将三颈烧瓶中的聚乳酸和ABS混合均匀；向装有聚乳酸和ABS的三颈烧瓶中加入0克表面活性剂，通过机械搅拌器将聚乳酸、ABS和表面活性剂三者混合均匀；通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型，其中螺杆挤出机各段温度分别为160摄氏度、165摄氏度和160摄氏度，螺杆转速为400r/min。
实施例5
将80克聚乳酸和18克ABS分别在70摄氏度下真空干燥6小时；将干燥后的聚乳酸和ABS加入三颈烧瓶中，通过机械搅拌器将三颈烧瓶中的聚乳酸和ABS混合均匀；向装有聚乳酸和ABS的三颈烧瓶中加入2克表面活性剂，通过机械搅拌器将聚乳酸、ABS和表面活性剂三者混合均匀；通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型，其中螺杆挤出机各段温度分别为170摄氏度、180摄氏度和170摄氏度，螺杆转速为500r/min。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (8)
1.一种聚乳酸合金，其特征在于，按重量份包括：
45～95份的聚乳酸；
1～50份的ABS；
0～5份的表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸合金，其特征在于：所述的聚乳酸选自聚D-乳酸、聚L-乳酸、聚(D,L)-乳酸中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸合金，其特征在于：所述的ABS选自3504牌号、275牌号、8391牌号、3513牌号、3453牌号、8434牌号、8433牌号中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的聚乳酸合金，其特征在于：所述的表面活性剂选自苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合。
5.权利要求1至4任一所述的聚乳酸合金的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)、将聚乳酸和ABS分别在50～100摄氏度下真空干燥1～10小时；
(2)、将干燥后的聚乳酸、ABS、以及表面活性剂混合均匀；
(3)、通过螺杆挤出机将聚乳酸、ABS和表面活性剂共混物挤出成型。
6.根据权利要求5所述的聚乳酸合金的制备方法，其特征在于：所述螺杆挤出机各段温度分别为140～180摄氏度、150～190摄氏度和140～180摄氏度，螺杆转速为300～600r/min。
7.根据权利要求5所述的聚乳酸合金的制备方法，其特征在于：所述的螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
8.一种3D打印材料，其特征在于，按重量份包括：
45～95份的聚乳酸；
1～50份的ABS；
0～5份的表面活性剂。
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| WO2017191089A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Total Research & Technology Feluy | 3d-printed pla articles |
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2015
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