CN105820527A - 一种3d打印用生物复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印用生物复合材料及其制备方法，包括按重量百分比，将55％～75％的PLA粉末、15％～35％生物质木塑粉末和10％偶联剂按比例调配；将调配后的原料充分混合，并干燥；将干燥后的原料挤出造粒，并再次干燥；将干燥后的造粒挤出成型，制得所述3D打印用生物复合材料。本发明的有益效果是：将生物材料PLA中掺入一定比例的生物木塑，制得此3D打印用生物复合材料，由于生物木塑的掺入，使此3D打印用生物复合材料具有木材特点，从而实现易上色；同时，原料简单，主要为生物材料，易降解，对环境无污染，且制备工艺简单。

Description

一种3D打印用生物复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印用生物复合材料及其制备方法。
背景技术
随着3D打印技术的发展，3D打印的产品从原有的科普性产品向功能性产品发展，PLA(聚乳酸)线材作为3D打印主要耗材，其具有良好的生物可降解性，是公认的环境友好生物材料；但是，传统的PLA线材还不能满足功能性产品的需求，如需上色的功能性产品。
发明内容
本发明目的是提供一种3D打印用生物复合材料及其制备方法，解决现有技术中存在的上述问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种3D打印用生物复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，按重量百分比，将55％～75％的PLA粉末、15％～35％生物质木塑粉末和10％偶联剂按比例调配；
步骤2，将调配后的原料充分混合，并干燥；
步骤3，将干燥后的原料挤出造粒，并再次干燥；
步骤4，将干燥后的造粒挤出成型，制得所述3D打印用生物复合材料。
本发明的有益效果是：将生物材料PLA中掺入一定比例的生物木塑，制得此3D打印用生物复合材料，由于生物木塑的掺入，使此3D打印用生物复合材料具有木材特点，从而实现易上色；同时，原料简单，主要为生物材料，易降解，对环境无污染，且制备工艺简单。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述生物质木塑粉末为木粉、竹粉和/或谷壳粉，所述偶联剂为铝酸酯。
采用上述进一步方案的有益效果是，木粉、竹粉和谷壳粉原料普通，价格低廉，有助于降低此3D打印用生物复合材料的成本；铝酸酯色浅、无毒，无须稀释剂，使用方便，价格低廉，有助于保证此3D打印用生物复合材料的品质，且进一步降低此3D打印用生物复合材料的成本。
进一步，所述步骤2中将调配后的原料充分混合的具体实现为将调配后的原料置于双轴叶片混料机中充分混合。
采用上述进一步方案的有益效果是，混合均匀，出料简单。
进一步，所述步骤3中将干燥后的原料挤出造粒的具体实现为将干燥后的原料通过星螺杆造料机挤出造粒。
采用上述进一步方案的有益效果是，造粒颗粒大小一致，有效保证后续干燥的充分性及挤出成型的质量。
进一步，所述步骤4中将干燥后的造粒挤出成型的具体实现为将干燥后的造粒通过单螺杆挤出机挤出。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用挤出机挤出成型，线材成型可控；且单螺杆挤出机结构简单，易于操作，价格便宜。
进一步，所述挤出的温度为195～210℃，所述单螺杆挤出机的转速为20～40rpm。
采用上述进一步方案的有益效果是，挤出速度适中，有益于此3D打印用生物复合材料的成型。
进一步，所述步骤2和步骤3中干燥的环境为90℃密闭空间，干燥的时间为6～8小时。
采用上述进一步方案的有益效果是，干燥充分，且避免引入其它杂质。
本发明的另一技术方案如下：
一种3D打印用生物复合材料，所述3D打印用生物复合材料采用上述一种3D打印用生物复合材料的制备方法制得。
附图说明
图1为本发明一种3D打印用生物复合材料的制备方法的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种3D打印用生物复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，按重量百分比，将55％～75％的PLA粉末、15％～35％生物质木塑粉末和10％偶联剂按比例调配；其中，所述生物质木塑粉末为木粉、竹粉和/或谷壳粉，所述偶联剂为铝酸酯；
步骤2，将调配后的原料置于双轴叶片混料机中充分混合，并将混合后的原料置于80℃密闭空间，干燥6～8小时；
步骤3，将干燥后的原料通过星螺杆造料机挤出造粒，并将挤出造粒置于80℃密闭空间，干燥6～8小时；
步骤4，将干燥后的造粒通过单螺杆挤出机挤出成型，制得所述3D打印用生物复合材料；
其中，所述挤出的温度为195～210℃，所述单螺杆挤出机的转速为20～40rpm；将混合后的原料干燥一次，挤出造粒干燥一次，两次干燥有效排除PLA粉末、生物质木塑粉末和偶联剂中夹杂的水分。
实施例1，将55％的PLA粉末、35％的生物质木塑粉末和10％偶联剂按比例调配，采用上述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，制备此3D打印用生物复合材料，其中，35％的生物质木塑粉末由占生物质木塑粉末总重量30％的木粉、30％的竹粉和40％的谷壳粉组成。
实施例2，将65％的PLA粉末、25％的竹粉和10％偶联剂按比例调配，采用上述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，制备此3D打印用生物复合材料。
实施例3，将75％的PLA粉末、15％的木粉和10％偶联剂按比例调配，采用上述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，制备此3D打印用生物复合材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，按重量百分比，将55％～75％的PLA粉末、15％～35％生物质木塑粉末和10％偶联剂按比例调配；
步骤2，将调配后的原料充分混合，并干燥；
步骤3，将干燥后的原料挤出造粒，并再次干燥；
步骤4，将干燥后的造粒挤出成型，制得所述3D打印用生物复合材料。
2.根据权利要求1所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述生物质木塑粉末为木粉、竹粉和/或谷壳粉，所述偶联剂为铝酸酯。
3.根据权利要求1所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中将调配后的原料充分混合的具体实现为将调配后的原料置于双轴叶片混料机中充分混合。
4.根据权利要求1所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中将干燥后的原料挤出造粒的具体实现为将干燥后的原料通过星螺杆造料机挤出造粒。
5.根据权利要求1所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中将干燥后的造粒挤出成型的具体实现为将干燥后的造粒通过单螺杆挤出机挤出。
6.根据权利要求5所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出的温度为195～210℃，所述单螺杆挤出机的转速为20～40rpm。
7.根据权利要求1所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3中干燥的环境为80℃密闭空间，干燥的时间为6～8小时。
8.一种3D打印用生物复合材料，其特征在于，所述3D打印用生物复合材料采用权利要求1至7任一所述一种3D打印用生物复合材料的制备方法制得。
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