CN105985617A - 一种适用于3d打印胸腹固定带的聚乳酸材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料及其制备方法，由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到:聚乳酸50-98，增韧剂1-35，相容剂1-15，上述原料经高速混合机混合后，利用双螺杆挤出机挤出拉丝。与现有技术相比，本发明制备得到的复合材料具有良好的柔韧性，同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率均得到了极大的提高，可满足胸腹固定带的性能需求，利用该复合材料进行3D打印胸腹固定带，打印顺畅，成品具有表面光洁、外观美观、匀称、尺寸稳定等优点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，适用于3D打印的材料，尤其是涉及一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料及其制备方法。
背景技术
3D打印技术，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属或塑料等可粘合材料，通过切片，逐层打印的方式来构造物体的技术。已在模具设计，工业机械零件制造，汽车，航空，医学医药等领域得到广泛发展。3D打印技术主要包括立体光固化，激光烧结法，熔融层积法等，其中熔融层积式打印技术（FDM）是极为重要的一种，其应用范围也极为广泛。
熔融沉积式打印技术（FDM）的主要原理是在略高于打印材料的熔点温度下通过对热塑性材料加热使其熔融从喷嘴挤出，通过电脑控制，一层层堆积成成品。目前熔融层积式打印技术（FDM）用到的打印材料主要为ABS，尼龙，聚乳酸（PLA）等。
聚乳酸是一种热塑性脂肪族聚酯，同时是一种以可再生植物资源为原料经过化学合成制备的可生物降解材料，PLA和许多普通高分子一样能进行各种成型加工，如挤丝、吹膜、注塑等进而制成各类产品。PLA是以生物质资源为原料的生物基高分子，与石油基高分子不同，PLA完全摆脱了对石油资源的依赖，生产过程，以及最后成品的降解过程对环境造成的负荷小，是一种新型环保性材料。因此具有良好的发展前景。聚乳酸具有很好的刚性，透明性和可降解性，但是柔韧性和耐热性差，断裂伸长率小，纯聚乳酸是无法用来打印的。必须对聚乳酸进行化学或物理改性以增加它的柔韧性，耐热性和冲击强度。
目前有关聚乳酸改性的资料文献还不是很多，而有关适用于3D打印的聚乳酸改性的资料则是更少。
中国专利申请公布号CN 103665802 A公开了一种可用于3D打印的PLA材料改性方法，该方法是用无机纳米材料作为增韧剂对PLA进行增韧改性，该方法虽然能增强聚乳酸的韧性，但对于PLA的耐热性和冲击强度没有明显的提高。
中国专利申请公布号CN 103467950 A公开了一种3D打印改性聚乳酸材料及其制备方法，该方法具体是:聚乳酸70-85份，扩链剂1-5份，交联剂1-5份，成核剂0. 5-1份，低分子量聚合物5-10份，增韧剂5-10份，补强剂1-5份，抗氧剂0. 3-0. 8份;该发明是利用低温粉碎混合反应技术，对聚乳酸进行改性处理。该发明虽然提高了聚乳酸的韧性，但是由于加入了低分子量的聚合物（5-10份），降低了聚乳酸的力学强度。而且加入的成核剂在没有加分散剂的前提下很难在聚乳酸基体中得到很好的分散，分散不均的成核剂不但不能充分发挥成核作用而且还会成为成型制品中的缺陷，会对材料的物性和表面状态有很大影响。
中国专利申请公布号CN 103665802 A公开了一种用于3D打印的聚乳酸材料的制备方法，该发明中主要步骤是:先采用双螺杆挤出机对预混物混合挤出造粒，再用单螺杆挤出机进行挤出拉丝，得到最终改性聚乳酸材料。但该发明忽略了聚乳酸的一大特性，易降解性。聚乳酸是一种在高温下极易分解降解的生物材料，使用双螺杆挤出机混合挤出聚乳酸，双螺杆与聚乳酸间的强烈挤压摩擦引发的高热量极大地加大了聚乳酸降解的概率。对最终产物的性能不可避免的造成了不良影响。
上述研究虽然提升了聚乳酸的部分性能，但同时也存在相应的弊端，并不适用于3D打印胸腹固定带。因此，聚乳酸材料要想能够在3D打印胸腹固定带领域得到广发应用，研发适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料及其制备方法十分重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种具有良好的柔韧性，同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率均得到了极大提高的适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料，该材料由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到:聚乳酸50-98，增韧剂1-35，相容剂1-15。
所述聚乳酸的熔融指数为5-25g/10min。
所述的增韧剂陶氏公司的POE 7256，POE 7467，POE 8003，POE 8100，POE 8999中的一种或几种。
所述的相容剂为为POE2g2MAH，NAX00，NAX50中的一种或几种。
适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）按照以下组分及质量百分含量配料:聚乳酸50-98，增韧剂1-35、相容剂1-15;
（2）将上述组分置于在高速混合机中混合1-10分钟，得到预混物，将预混物置于烘箱中，在40-60℃温度下干燥3小时;
（3）将干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，即得到适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料。
所述的高速混合机的设置温度为35-50℃，转速为2000-5000r/min。
所述的双螺杆挤出机温度依次设定为: 160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，模头温度200-230℃，螺杆旋转速度为100-300r/min，喂料速度为5-20r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1、本发明采用POE2g2MAH，NAX00，NAX50中的一种或几种作为相容剂，增加增韧剂和聚乳酸基体的相容性，减少界面效应，使所得聚乳酸材料性能更加稳定。
2、本发明的聚乳酸具有超好的柔韧性和断裂伸长率，同时冲击强度和耐热性均得到了很好的改善。
3、本发明的聚乳酸可用于3D打印胸腹固定带，整个打印过程顺利流畅，打印出成品表面光洁，外观漂亮，匀称，尺寸稳宁，满足胸腹固定带的使用需求。
4、本发明生产过程简单，操作方便，易于工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
适用于3D打印的改性聚乳酸复合材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）80份（重量比，下同）的聚乳酸，15份POE 7256，5份POE2g2MAH。
（2）按（1）中配比称取各物质，在高速混合机中混合5分钟，高速混合机温度设置为40 ℃、转速设置为2500r/min得到预混物，将预混物置于烘箱中，在50 ℃温度下干燥3小时。
（3）将（2）所得干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，双螺杆挤出机温度依次设定为: 180℃，180℃，185℃，185℃，190℃，190℃，195℃，195℃，模头温度200℃，螺杆旋转速度为250 r/min，喂料速度为20 r/min。
（4）将（3）所得聚乳酸丝材进行3D打印制作胸腹固定带，打印过程流畅，打印制品表面光滑匀称，外表美观，尺寸稳定，可如常规注塑产品一样使用。
实施例2
适用于3D打印的改性聚乳酸复合材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）87份（重量比，下同）的聚乳酸，8份POE 8999，5份NAX50。
（2）按（1）中配比称取各物质，在高速混合机中混合3分钟，高速混合机温度设置为50 ℃、转速设置为3000r/min得到预混物，将预混物置于烘箱中，在50 ℃温度下干燥3小时。
（3）将（2）所得干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，双螺杆挤出机温度依次设定为: 170℃，175℃，175℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，模头温度185℃，螺杆旋转速度为150r/min，喂料速度为10r/min。
（4）将（3）所得聚乳酸丝材进行3D打印制作胸腹固定带，打印过程流畅，打印制品表面光滑匀称，外表美观，尺寸稳定，可如常规注塑产品一样使用。
实施例3
适用于3D打印的改性聚乳酸复合材料的制备方法，采用以下步骤:
（1）87份（重量比，下同）的聚乳酸，5份POE 8003，5份POE 8100，3份NAX00。
（2）按（1）中配比称取各物质，在高速混合机中混合5分钟，高速混合机温度设置为40 ℃、转速设置为2500r/min得到预混物，将预混物置于烘箱中，在50 ℃温度下干燥3小时。
（3）将（2）所得干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，双螺杆挤出机温度依次设定为: 170℃，175℃，175℃，180℃，180℃，180℃，180℃，180℃，模头温度185℃，螺杆旋转速度为150r/min，喂料速度为10r/min。
（4）将（3）所得聚乳酸丝材进行3D打印制作胸腹固定带，打印过程流畅，打印制品表面光滑匀称，外表美观，尺寸稳定，可如常规注塑产品一样使用。
Claims (7)
1.一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料，其特征在于，该材料由以下组分及质量百分比含量的原料制备得到:聚乳酸50-98，增韧剂1-35，相容剂1-15。
2.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸的熔融指数为5-25g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料，其特征在于，所述的增韧剂为陶氏公司的POE 7256，POE 7467，POE 8003，POE 8100，POE 8999中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料，其特征在于，所述的相容剂为POE2g2MAH，NAX00，NAX50中的一种或几种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤:
（1）按照以下组分及质量百分含量配料:聚乳酸50-98，增韧剂1-35，相容剂1-15;
（2）将上述组分置于在高速混合机中混合1-10分钟，得到预混物，将预混物置于烘箱中，在40-60℃温度下干燥3小时;
（3）将干燥后的预混物置于双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，即得到适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料。
6.根据权利要求5所述的一种适用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述的高速混合机的设置温度为35-50℃，转速为2000-5000r/min。
7.根据权利要求5中所述的制备一种用于3D打印胸腹固定带的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机温度依次设定为:160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，160-200℃，模头温度200-230℃，螺杆旋转速度为100-300r/min，喂料速度为5-20r/min。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110368161A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-25 | 北京化工大学 | 一种康复治疗/运动防护用具及其制备方法与使用方法 |
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