CN105778448A - 具有感光驱蚊效果的3d打印材料的应用 - Google Patents

具有感光驱蚊效果的3d打印材料的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了具有驱蚊感光效果的3D打印材料及其制备方法与应用，该3D打印材料按照重量份数包括以下组分制成：PLA110～145份；驱蚊剂10～20份；感光变色色粉2～10份；光扩散剂2～8份；交联剂10～20份；偶联剂2～5份；木质素磺酸钠10～30份；纳米抗菌剂2～8份；助剂0.1～0.5份。本发明大幅增强了材料的网络结构，有效提升了3D打印产品的韧性，降解率高，抗菌效果好，感光会变色，兼具优良的驱蚊功效；最重要的是驱蚊剂中的薄荷黄酮提取物和迷迭香提取物等在具有驱蚊作用的同时，与其他组分协同作用提高了本发明的抗氧化性能、杀菌抑菌性能和网络结构，趣味性实用性较高，意义显著。

Description

具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用
技术领域
本发明属于3D打印领域，具体涉及一种3D打印用材料及其制备方法与应用。
背景技术
随着3D打印技术日新月异的发展，3D打印的概念逐渐被公众知悉。FDM技术是利用ABS，polycarbonate(PC)，polyphenylsulfone(PPSF)、PLA以及其它热塑性材料受到加热挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆栈基础上的方式，从3DCAD资料直接建构原型。该技术通常应用于塑型，装配，功能性测试以及概念设计。此外，FDM技术可以应用于打样与快速制造。
聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成。机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。
随着科技发展和社会进步，3D打印产品开始不仅限于工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支等领域，也开始走进人们的日常生活，用以制作一些生活器具或装饰品，但目前在生活中的应用还是体现在所打印出来的产品的形状带来的用途，以及其色彩和形状形成的艺术设计等，对3D打印的应用开发还存在很大的空间，同时在可降解率、韧性和强度上都有待进一步提升。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的第一个技术问题是提供具有驱蚊感光效果的3D打印材料。本发明所要解决的第二个技术问题是该具有驱蚊感光效果的3D打印材料的制备方法。本发明所要解决的第三个技术问题是提供所述具有驱蚊感光效果的3D打印材料的应用。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有驱蚊感光效果的3D打印材料，按照重量份数包括以下组分制成：PLA110～145份；驱蚊剂10～20份；感光变色色粉2～10份；光扩散剂2～8份；交联剂10～20份；偶联剂2～5份；木质素磺酸钠10～30份；纳米抗菌剂2～8份；助剂0.1～0.5份。
优选的，所述驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物2～4份；香茅膏2～4份；薄荷黄酮提取物3～6份；迷迭香提取物3～6份。
优选的，所述光扩散剂为有机硅光扩散剂。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种或两种的混合物；所述交联剂为均苯三甲酸或乙酰乙酸甲酯中的一种或两种的混合物。
优选的，所述纳米抗菌剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌或者纳米银中的任意一种或者两种以上的混合物。
优选的，所述助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.05～0.2份；增韧剂0.05～0.3份。
本发明同时提供了用于上述具有驱蚊感光效果的3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；
2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；
3)将步骤2)得到的将相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；
4)然后加入将相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；
5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。
本发明同时提供了上述的具有驱蚊感光效果的3D打印材料在打印具有微孔结构的驱蚊装饰品中的应用。
有益效果：本发明提供的具有驱蚊感光效果的3D打印材料，大幅增强了材料的网络结构，有效提升了用该材料制成的3D打印产品的韧性，降解率高，抗菌效果好；更为重要的是，使用本发明提供的驱蚊型3D打印材料打印出的产品，在具有本身造型和形状带来的基本功能的基础上，一方面感光会变色，即在阳光或紫外线的照射变化下，产生分子结构和吸收波长的改变，从而产生颜色的变化或还原成本来的颜色，另一方面兼具优良的驱蚊功效，且在驱蚊、抗菌、消炎的同时，有效抑制虫卵的繁殖，清洁度高；最重要的是，驱蚊剂中的薄荷黄酮提取物和迷迭香提取物等在具有驱蚊作用的同时，还具有抗氧化作用，与其他组分协同进一步整体显著提高了本发明提供的驱蚊型3D打印材料的抗氧化性能、杀菌抑菌性能和网络结构，加上整体组分协同扩散效果好，使得本发明可广泛用于打印驱蚊挂件、玩具手表、鞋、装饰品等，尤其适用于打印儿童、老人随身携带的具有微孔结构的兼具驱蚊功效的配饰，趣味性实用性兼具，从3D打印材料方面，极大拓展了3D打印的应用发展空间，意义显著。
具体实施方式
实施例1：一种具有驱蚊感光效果的3D打印材料，按照重量份数包括以下组分制成：PLA110份；驱蚊剂10份；感光变色色粉2份；光扩散剂2份；交联剂10份；偶联剂2份；木质素磺酸钠10份；纳米抗菌剂2份；助剂0.1份。
其中驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物2份；香茅膏2份；薄荷黄酮提取物3份；迷迭香提取物3份。
其中光扩散剂为有机硅光扩散剂。
其中所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
其中交联剂为均苯三甲酸。
其中纳米抗菌剂为纳米二氧化钛。
其中助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.05份；增韧剂0.05份。
制备方法包括如下步骤：1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；3)将步骤2)得到的将相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；4)然后加入将相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。经试验检测，材料的柔韧性能达到81.5Mpa、缺口冲击强度达到46.9MJ/m2。
实施例2：一种具有驱蚊感光效果的3D打印材料，按照重量份数包括以下组分制成：PLA145份；驱蚊剂20份；感光变色色粉10份；光扩散剂8份；交联剂20份；偶联剂5份；木质素磺酸钠30份；纳米抗菌剂8份；助剂0.5份。
其中驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物4份；香茅膏4份；薄荷黄酮提取物6份；迷迭香提取物6份。
其中光扩散剂为有机硅光扩散剂。
其中所述偶联剂为硅烷偶联剂。
其中交联剂为乙酰乙酸甲酯。
其中纳米抗菌剂为纳米氧化锌。
其中助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.2份；增韧剂0.3份。
制备方法包括如下步骤：1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；3)将步骤2)得到的将相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；4)然后加入将相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。经试验检测，材料的柔韧性能达到82Mpa、缺口冲击强度达到47.7MJ/m2。
实施例3：一种具有驱蚊感光效果的3D打印材料，按照重量份数包括以下组分制成：PLA130份；驱蚊剂15份；感光变色色粉6份；光扩散剂5份；交联剂15份；偶联剂3份；木质素磺酸钠20份；纳米抗菌剂5份；助剂0.25份。
其中驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物3份；香茅膏3份；薄荷黄酮提取物5份；迷迭香提取物4份。
其中光扩散剂为有机硅光扩散剂。
其中所述偶联剂为钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂的混合物，比例为2:3。
其中交联剂为均苯三甲酸和乙酰乙酸甲酯中混合物，比例为3:1。
其中纳米抗菌剂为纳米银。
其中助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.1份；增韧剂0.15份。
制备方法包括如下步骤：1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；3)将步骤2)得到的将相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；4)然后加入将相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。经试验检测，材料的柔韧性能达到82.5Mpa、缺口冲击强度达到48.3MJ/m2。
实施例4：一种具有驱蚊感光效果的3D打印材料，按照重量份数包括以下组分制成：PLA125份；驱蚊剂14份；感光变色色粉5份；光扩散剂5份；交联剂12份；偶联剂3份；木质素磺酸钠15份；纳米抗菌剂4份；助剂0.2份。
其中驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物3份；香茅膏3份；薄荷黄酮提取物4份；迷迭香提取物4份。
其中光扩散剂为有机硅光扩散剂。
其中偶联剂为钛酸酯偶联剂。
其中交联剂为乙酰乙酸甲酯。
其中纳米抗菌剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌与纳米银的混合物。
其中助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.1份；增韧剂0.1份。
制备方法包括如下步骤：1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；3)将步骤2)得到的将相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；4)然后加入将相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。经试验检测，材料的柔韧性能达到79.8Mpa、缺口冲击强度达到47.5MJ/m2。
实施例5：一种具有驱蚊感光效果的3D打印材料，按照重量份数包括以下组分制成：PLA135份；驱蚊剂18份；感光变色色粉8份；光扩散剂6份；交联剂18份；偶联剂4份；木质素磺酸钠18份；纳米抗菌剂6份；助剂0.3份。
其中驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物4份；香茅膏4份；薄荷黄酮提取物5份；迷迭香提取物5份。
其中光扩散剂为有机硅光扩散剂。
其中所述偶联剂为钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂的混合物。
其中交联剂为乙酰乙酸甲酯。
其中纳米抗菌剂为纳米二氧化钛与纳米银的混合物。
其中助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.15份；增韧剂0.15份。
制备方法包括如下步骤：1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；3)将步骤2)得到的将相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；4)然后加入将相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。经试验检测，材料的柔韧性能达到81.6Mpa、缺口冲击强度达到48.1MJ/m2。
上述实施例提供的具有驱蚊及感光变色效果的3D打印材料应用在打印驱蚊装饰品中，尤其是应用在打印具有微孔结构的装饰品或用具中，作为野营用具、园林装饰或随身携带的驱蚊配饰等中，具有广泛的应用市场和显著的实用意义，可广为推广。
以上实施列对本发明不构成限定，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用，其特征在于，其应用在打印具有微孔结构的驱蚊装饰品中；
其中所述具有驱蚊感光效果的3D打印材料按照重量份数包括以下组分制成：PLA110～145份；驱蚊剂10～20份；感光变色色粉2～10份；光扩散剂2～8份；交联剂10～20份；偶联剂2～5份；木质素磺酸钠10～30份；纳米抗菌剂2～8份；助剂0.1～0.5份；
所述光扩散剂为有机硅光扩散剂；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种或两种的混合物。
2.根据权利要求1所述的具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用，其特征在于，所述驱蚊剂按照重量份数包括以下组分制成：七里香提取物2～4份；香茅膏2～4份；薄荷黄酮提取物3～6份；迷迭香提取物3～6份。
3.根据权利要求1所述的具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用，其特征在于，所述交联剂为均苯三甲酸或乙酰乙酸甲酯中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用，其特征在于，所述纳米抗菌剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌或者纳米银中的任意一种或者两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用，其特征在于，所述助剂按照重量份数包括以下组分制成：增塑剂0.05～0.2份；增韧剂0.05～0.3份。
6.根据权利要求1所述的具有感光驱蚊效果的3D打印材料的应用，其特征在于，所述具有驱蚊感光效果的3D打印材料的制备方法包括如下步骤：
1)将PLA颗粒高温熔融，加入交联剂进行混合，接枝；
2)搅拌均匀后冷却至20℃～30℃，放入挤出机，加热，挤出，粉碎得到制备接枝交联剂的PLA粉末；
3)将步骤2)得到的相应重量份数的PLA粉末、木质素磺酸钠、纳米抗菌剂、偶联剂和助剂，加热混合并高速搅拌均匀；
4)然后加入相应重量份数的驱蚊剂，继续混合并搅拌均匀；继而加入相应重量份数的感光变色色粉和光扩散剂，继续混合并搅拌均匀；
5)冷却至50℃～55℃，放入挤出机中，加热挤出，真空干燥，制备得到目标产物。
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