CN106189135A - 一种环保型3d打印材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型3D打印材料，属于3D打印材料领域，本发明的材料由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30‑35份，秸秆30‑35份，玻璃纤维20‑25份，木粉10‑20份，纸浆10‑20份，偶联剂2‑4份，润滑剂1‑2份，抗氧剂1‑2份，增韧剂1‑2份，聚乙二醇1‑2份，分散剂1‑2份。本发明所得到的3D打印材料具有经济环保的特点，通过添加秸秆、木粉及玻璃纤维，打印出来的产品在短期内具有高质量、高抗冲、高强度的特点；到一定时间后又能快速分解，且成本低，环保，生产工艺简单，易于工业化生产，使用方便。

Description

一种环保型3D打印材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印材料领域，具体涉及一种环保型3D打印材料及其制备方法。
背景技术
随着3D打印需求的日益增加，可用的材料种类逐渐增多，从最初的树脂、塑料拓展到金属、陶瓷等。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。3D打印耗材种类虽然很多，但大多数都是以高分子聚合物为主要原料，如ABS、PE、PC等，这些材料都属于不可降解的材料，废弃的3D打印材料和3D打印制品对环境造成了一定的影响，而且具有制作成本高，能耗高、加工条件要求复杂、易断料等缺点。目前，开发一种绿色环保的，可降解的，制作成本低廉的，具有木质感的，并且所生产的制品具有较好的物理机械性能的3D打印材料尤为重要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题本发明提供一种环保型3D打印材料及其制备方法，所得到的材料经济环保，在短期内强度高，到一定时间后又能快速分解，成本低、环保，使用方便。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种环保型3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30-35份，秸秆30-35份，玻璃纤维20-25份，木粉10-20份，纸浆10-20份，偶联剂2-4份，润滑剂1-2份，抗氧剂1-2份，增韧剂1-2份，聚乙二醇1-2份，分散剂1-2份。
所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆中的一种或多种。
所述的木粉为杨木粉或松木粉。
所述的偶联剂选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述润滑剂选用聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上任意比例的混合物。
所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物。
所述的增韧剂为聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯。
所述分散剂为有机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸中的任意一种。
一种环保型3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取秸秆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目～120目的混合粉末；
步骤二：称取聚乳酸、木粉、纸浆、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂、聚乙二醇及分散剂，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为25r/min～50r/min的条件下，搅拌混合5min～10min，得原料混合物；
步骤三：将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区段加热温度为120℃～140℃，第二个区段加热温度为150℃～170℃，第三个区段加热温度为180℃～190℃。
本发明的有益效果在于：本发明所得到的3D打印材料具有经济环保的特点，通过添加秸秆、木粉及玻璃纤维，打印出来的产品在短期内具有高质量、高抗冲、高强度的特点；到一定时间后又能快速分解，且成本低，环保，生产工艺简单，易于工业化生产，使用方便。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种环保型3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30份，秸秆30份，玻璃纤维20份，杨木粉10份，纸浆10份，硅烷偶联剂2份，润滑剂1份，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯1份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯1份，聚乙二醇1份，有机硅酮1份。
所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆重量比为1:1:1的混合物。
所述润滑剂选用硬脂酸锌和硬脂酸钙重量比为1:1的混合物。
一种环保型3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取秸秆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目目的混合粉末；
步骤二：称取聚乳酸，杨木粉，纸浆，硅烷偶联剂，润滑剂，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯，聚乙二醇及有机硅酮，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为25r/min的条件下，搅拌混合5min，得原料混合物；
步骤三：将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区段加热温度为120℃，第二个区段加热温度为150℃，第三个区段加热温度为180℃。
实施例2
一种环保型3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸32份，水稻秸秆32份，玻璃纤维23份，松木粉15份，纸浆15份，硅烷偶联剂3份，润滑剂2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯1份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯1份，聚乙二醇2份，有机硅酮2份。
所述润滑剂选用硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺重量比为1:1:1的混合物。
一种环保型3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取水稻秸秆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到100目的混合粉末；
步骤二：称取聚乳酸、松木粉、纸浆、硅烷偶联剂、润滑剂、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、聚乙二醇及有机硅酮，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为40r/min的条件下，搅拌混合8min，得原料混合物；
步骤三：将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区段加热温度为130℃，第二个区段加热温度为160℃，第三个区段加热温度为190℃。
实施例3
一种环保型3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸35份，秸秆35份，玻璃纤维25份，松木粉20份，纸浆20份，钛酸酯偶联剂4份，润滑剂2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯2份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯2份，聚乙二醇2份，氧化聚乙烯蜡2份。
所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆重量比为1:1:1的混合物。
所述润滑剂选用硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺重量比为1:1:1的混合物。
一种环保型3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：称取秸秆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到120目的混合粉末；
步骤二：称取聚乳酸，松木粉，纸浆，钛酸酯偶联剂，润滑剂，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯，聚乙二醇及氧化聚乙烯蜡，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为50r/min的条件下，搅拌混合10min，得原料混合物；
步骤三：将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区段加热温度为140℃，第二个区段加热温度为170℃，第三个区段加热温度为190℃。
实施例1-3制备的环保型3D打印材料的主要性能如表1所示。
表1
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种环保型3D打印材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30-35份，秸秆30-35份，玻璃纤维20-25份，木粉10-20份，纸浆10-20份，偶联剂2-4份，润滑剂1-2份，抗氧剂1-2份，增韧剂1-2份，聚乙二醇1-2份，分散剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30份，秸秆30份，玻璃纤维20份，木粉10份，纸浆10份，偶联剂2份，润滑剂1份，抗氧剂1份，增韧剂1份，聚乙二醇1份，分散剂1份。
3.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸35份，秸秆35份，玻璃纤维25份，木粉20份，纸浆20份，偶联剂4份，润滑剂2份，抗氧剂2份，增韧剂2份，聚乙二醇2份，分散剂2份。
4.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于：所述秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于：所述的偶联剂选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于：所述润滑剂选用聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上任意比例的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于：所述的增韧剂为聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯。
9.根据权利要求1所述的一种环保型3D打印材料，其特征在于：所述分散剂为有机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸中的任意一种。
10.一种权利要求1-9任一项所述的环保型3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：称取秸秆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目～120目的混合粉末；
步骤二：称取聚乳酸、木粉、纸浆、偶联剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂、聚乙二醇及分散剂，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为25r/min～50r/min的条件下搅拌混合5min～10min，得原料混合物；
步骤三：将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区段加热温度为120℃～140℃，第二个区段加热温度为150℃～170℃，第三个区段加热温度为180℃～190℃。
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