CN105906940B - 一种大理石质或木质的3d打印塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大理石质或木质的3D打印塑料及其制备方法，由如下重量份数的组分组成：高分子材料30‑90份；增韧剂0‑10份；相容剂0‑5份；填料5‑50份；抗氧剂0.1‑1份；润滑剂0.1‑1份；抗紫外剂0‑0.5份；耐高温纤维毛0.05‑1份；耐高温纤维点0.05‑1份；色粉0‑1份。耐高温纤维毛和纤维点在添加量少的情况下即可形成大理石质或木质外观，且其耐温性拓宽了在各类材料中的使用而不出现烧焦、变色等情况；填料的加入降低了成本，提高了尺寸稳定性，防止了打印时翘曲的发生，还进一步提高材料的外观；材料不会出现气孔等不良，有利于提高打印的稳定性。

Description

一种大理石质或木质的3D打印塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印塑料的技术领域，具体地说，涉及一种大理石质或木质的FDM3D打印塑料及其制备方法。
背景技术
目前，大理石质塑料大多在塑料中添加斑点颜料、天然大理石颗粒或云石点来实现，色粉添加量较多，不仅增加了成本，还会影响材料的力学性能。木质塑料的制造加工主要通过在塑料中填充木粉、米糠或秸秆粉来实现，但是存在以下缺点：①木粉、米糠、秸秆粉的耐温性较差，适用于PVC、PLA、PE等加工温度较低的塑料，一旦加工温度超过190℃，就会出现受热分解变色等问题；②木粉、米糠、秸秆粉容易吸水，对加工会产生发泡等不利影响；③木粉、米糠、秸秆粉填充量小时，木质效果不明显，填充量稍大时，材料内部会产生大量气孔，且会影响材料的力学性能。在大理石质或木质的3D打印塑料方面，大理石质的3D打印塑料研究和开发不多，而木质的3D打印塑料仅见于耐温较低的3D打印PLA，具有大理石质或耐高温木质的3D打印塑料亟待开发。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种耐温性好、尺寸稳定性佳的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料及其制备方法，该发明具有色粉添加量少、耐温性好、不易变色、打印稳定性佳、打印翘曲小、无气孔、成本较低等特点。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，由如下重量份数的组分组成：
作为优选的，所述高分子材料为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯塑料(ASA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚己内酯(PCL)、聚烷酸脂(PHA)、聚丁二酸丁二脂(PBS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基炳烯酸甲脂(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)、聚苯醚(PPO)中的至少一种。
作为优选的，所述增韧剂剂为POE、接枝POE、EPDM、PBE、SEBS、SBS、SIS、SEPS、SOE、ABS高胶粉、ASA高胶粉、MBS、ACR、EMA、硅橡胶、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐和丙烯酸酯双官能化乙烯类弹性体、EVA、PU、TPO、TPE、TPV、TPU、TPEE、TPR中的至少一种。
作为优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
作为优选的，所述填料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、氧化硅中的至少一种。
作为优选的，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种。
作为优选的，所述润滑剂为蜡类、硅酮类、酰胺类、硬脂酸类中的至少一种。
作为优选的，所述抗紫外剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类中的至少一种。
作为优选的，所述耐高温纤维毛和耐高温纤维点的耐温高于280℃。
上述大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的组分配比称取各组分原料，并机械混合均匀；
(2)将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、切粒，制成大理石质或木质的改性塑料粒料；
(3)将粒料通过单螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、拉条、绕卷，制成大理石质或木质的FDM 3D打印塑料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)耐高温纤维毛和纤维点在添加量少的情况下即可形成大理石质或木质外观，且其耐温性拓宽了在各类材料中的使用而不出现烧焦、变色等情况；
(2)填料的加入降低了成本，提高了尺寸稳定性，防止了打印时翘曲的发生，还进一步提高材料的外观；
(3)材料不会出现气孔等不良，有利于提高打印的稳定性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下文中的重量份可以表示本领域常规的单位计量，如千克、克等，也可以表示的是各组分之间的比例，如质量或重量比等。
以下结合具体优选实施例对上述大理石质或木质的FDM 3D打印塑料及其制备工艺进行详细阐述。下述各实施例中大理石质或木质的FDM 3D打印塑料所含的组分均在上文所述大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的种类和含量范围内选用。
实施例1：
步骤S11：按大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的组分配比称取各组分原料，PP：30KG，碳酸钙：50KG，POE：10KG，马来酸酐接枝PP：2KG，抗氧剂1010：0.5KG，抗氧剂168：0.5KG，抗紫外剂327：0.25KG，抗紫外剂944：0.25KG，润滑剂TAS-2A：0.5KG，硬脂酸钙：0.5KG，耐高温纤维黑毛：1KG，耐高温纤维黑点：1KG，铁红：0.5KG，钛白粉：0.5KG，将各组分机械混合均匀。
步骤S12：将混合好的物料通过双螺杆挤出机在180-220℃下挤出，经冷却、风干、切粒，制成大理石质或木质改性的PP粒料。
步骤S13：将粒料在180-220℃下通过单螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、拉条、绕卷，制成大理石质或木质的FDM 3D打印PP。
实施例2：
步骤S21：按大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的组分配比称取各组分原料，ABS：90KG，硫酸钡：5KG，抗氧剂1010：0.05KG，抗氧剂168：0.50KG，润滑剂EBS：0.1KG，耐高温纤维绿毛：0.05KG，耐高温纤维黄点：0.05KG，将各组分机械混合均匀。
步骤S22：将混合好的物料通过双螺杆挤出机在200-240℃下挤出，经冷却、风干、切粒，制成大理石质或木质的改性ABS粒料。
步骤S23：将粒料在200-240℃下通过单螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、拉条、绕卷，制成大理石质的FDM 3D打印ABS。
实施例3：
步骤S31：按大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的组分配比称取各组分原料，PC：45KG，ABS：30KG，超细滑石粉：20KG，MBS增韧剂EXL-2620：5KG，抗氧剂1076：0.1KG，抗氧剂627：0.2KG，抗紫外剂327：0.25KG，抗紫外剂944：0.25KG，润滑剂PETS：0.5KG，耐高温纤维棕毛：0.25KG，耐高温纤维棕点：0.11KG，酞青蓝：0.01KG，钛白粉：0.01KG，将各组分机械混合均匀。
步骤S32：将混合好的物料通过双螺杆挤出机在230-250℃下挤出，经冷却、风干、切粒，制成大理石质或木质改性的PC/ABS粒料。
步骤S33：将粒料在230-250℃下通过单螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、拉条、绕卷，制成大理石质或木质的FDM 3D打印PC/ABS。
实施例4
步骤S41：按大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的组分配比称取各组分原料，PPO：23KG，PA66：50KG，HIPS：5KG，硫酸钡：10KG，SEBS：8KG，相容剂MAPPO：4KG，抗氧剂1098：0.1KG，抗氧剂627:0.2KG，抗紫外剂234：0.25KG，抗紫外剂944：0.25KG，润滑剂PETS：0.5KG，耐高温纤维蓝毛：0.25KG，耐高温纤维绿点：0.11KG，钛黄：0.01KG，钛白粉：0.01KG，碳黑：0.01KG，将各组分机械混合均匀。
步骤S42：将混合好的物料通过双螺杆挤出机在240-280℃下挤出，经冷却、风干、切粒，制成大理石质或木质改性的PPO/PA粒料。
步骤S43：将粒料在240-280℃下通过单螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、拉条、绕卷，制成大理石质或木质的FDM 3D打印PPO/PA。
对比例1：
在实施例3中，将耐高温纤维棕毛、耐高温纤维棕点和滑石粉换成木粉。
对比例2：
在实施例3中，将20KG的滑石粉去掉。
相关性能测试：
将上述实施例1-4和对比例1-2提供的加工特点和产品性能如表1所示。
以上是对本发明实施例所提供的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料及其制备工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
表1实施例和对比例加工特点和产品性能
项目 颜色稳定性 切粒外观 3D打印翘曲性能
实施例1 不变色 无气孔 无翘曲
实施例2 不变色 无气孔 无翘曲
实施例3 不变色 无气孔 无翘曲
实施例4 不变色 无气孔 无翘曲
对比例1 严重变色 有大量气孔 有轻微翘曲
对比例2 不变色 无气孔 翘曲严重

Claims (8)

1.一种大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于由如下重量份数的组分组成：
高分子材料 30-90 份；
增韧剂 0-10 份；
相容剂 0-5 份；
填料 5-50 份；
抗氧剂 0.1-1 份；
润滑剂 0.1-1 份；
抗紫外剂 0-0.5 份；
耐高温纤维毛 0.05-1 份
耐高温纤维点 0.05-1 份；
色粉 0-1 份；
所述耐高温纤维毛和耐高温纤维点的耐温高于280℃；
所述高分子材料为聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚乙烯醇、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯塑料、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己内酯、聚烷酸酯、聚丁二酸丁二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯醚中的至少一种。
2.如权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于，所述增韧剂为POE、接枝POE、EPDM、PBE、SEBS、SBS、SIS、SEPS、SOE、ABS高胶粉、ASA高胶粉、MBS、ACR、EMA、硅橡胶、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐和丙烯酸酯双官能化乙烯类弹性体、EVA、PU、TPO、TPE、TPV、TPU、TPEE、TPR中的至少一种。
3.如权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于，所述填料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、氧化硅中的至少一种。
5.如权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种。
6.如权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于，所述润滑剂为蜡类、硅酮类、酰胺类、硬脂酸类中的至少一种。
7.如权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料，其特征在于，所述抗紫外剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类中的至少一种。
8.权利要求1所述的大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按大理石质或木质的FDM 3D打印塑料的组分配比称取各组分原料，并机械混合均匀；
(2)将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、切粒，制成大理石质或木质的改性塑料粒料；
(3)将粒料通过单螺杆挤出机挤出，经冷却、风干、拉条、绕卷，制成大理石质或木质的FDM 3D打印塑料。
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