CN107022166A - 一种用于3d打印的改性abs竹质耗材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材。该耗材包括以下重量百分数的原料：竹纤维10％‑22％、ABS塑料60％‑77％、偶联剂1％‑2％、空心微珠0.5％‑1％、润滑剂0.5％‑1％、抗氧化剂1％‑2％、增韧剂2％‑2.5％、增塑剂5％‑9.3％、相容剂1％‑2％。将上述原料共混后经双螺杆挤出机造粒，将粒料经3D打印耗材挤出机制成直径为1.75±0.05mm的丝材。本发明获得的3D打印耗材用于3D打印熔融沉积技术，得到的模型具有天然竹质的香味、手感，并且强度上能够提升5％‑20％，打印时不易出现翘边，3D打印制件质量较好。

Description

一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材
技术领域
本发明涉及一种3D打印耗材，具体涉及一种ABS基改性竹质3D打印耗材。
背景技术
3D打印也称为增材制造，是近二十年信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的先进制造技术，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。熔融沉积成型(FDM)是3D打印常见的加工方式之一，以热塑性丝材供料，通过逐层叠加打印出成型件。ABS塑料具有良好的力学性能及优异的成型性，使其成为FDM中应用最为广泛的打印耗材之一。但是ABS耗材也具有打印时气味刺鼻，玻璃化温度低，脆性大，热稳定性差，功能性单一，价格较高的缺点。因此，对ABS耗材进行改性，发明一种新型的ABS基耗材十分重要。
发明内容
本发明的目的在于利用竹纤维对普通ABS耗材进行改性，提高ABS耗材的性能，使打印出的模型具有天然竹质的香味、手感，同时提高其强度，降低成本。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种ABS基改性竹质3D打印耗材，其配方如下，竹纤维10％-22％、ABS塑料60％-77％、偶联剂1％-2％、空心微珠0.5％-1％、润滑剂0.5％-1％、抗氧化剂1％-2％、增韧剂2％-2.5％、增塑剂5％-9.3％、相容剂1％-2％。将上述原料共混后经双螺杆挤出机造粒，将粒料经3D打印耗材挤出机制成直径为1.75±0.05mm的丝材。
作为优选，上述竹纤维为以天然簇生竹为原料制取的竹纤维，上述ABS塑料的纯度在99％以上，经烘干处理后使用。
作为优选，上述偶联剂为硅烷类偶联剂(KH550、KH560、KH570)和钛酸酯类偶联剂(KR-TTS、TTOPP-38S、401、TM-200S)中的一种或几种。
作为优选，上述空心微珠具体为粉煤灰空心微珠、玻璃空心微珠、碳空心微珠的一种或几种，粒径为1-100um。
作为优选，上述润滑剂为硬脂酸酯、脂肪醇二酸酯中的至少一种。抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂，如Irgafos l68、Ultranox641、Ethanox 398的一种或几种。
作为优选，增韧剂为具有柔性分子链的生物基聚酯，如聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。
作为优选，增塑剂为已二醇、对羟基苯甲酸酯、磺酞胺中的一种或几种的混合物。
作为优选，相容剂为马来酸酐接枝ABS(ABS—g—MAH)。
作为优选，粒料经3D打印耗材挤出机制成丝材过程中，其挤出温度为210℃-280℃。
与普通的纯ABS耗材相比，本发明的有益效果是：
新型ABS竹质耗材在进行熔融沉积成型(FDM)加工时，避免了普通ABS耗材在3D打印时产生令人难受的刺鼻气味，使得到的模型具有天然竹质的清香和手感；以竹纤维和空心微珠作为增强相填充材料，通过加入增韧剂、偶联剂、抗氧化剂、相容剂，使耗材韧性、强度、耐热性等性能提高，并且打印过程中不易出现翘边，3D打印制件质量较好，耗材成本降低。
附图说明
图1为新型ABS竹质3D打印耗材的断面SEM图；
图2为新型ABS竹质3D打印耗材实施例与普通纯ABS耗材对比例的力学性能。
具体实施方式
以下通过实施例进一步对本发明进行描述。
本发明提供一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，具体通过下述技术方案实现：ABS基改性竹质3D打印耗材配方如下，竹纤维10％-22％、ABS塑料60％-77％、偶联剂1％-2％、空心微珠0.5％-1％、润滑剂0.5％-1％、抗氧化剂1％-2％、增韧剂2％-2.5％、增塑剂5％-9.3％、相容剂1％-2％。将上述原料共混后经双螺杆挤出机造粒，将粒料经3D打印耗材挤出机制成直径为1.75±0.05mm的丝材。
各环节中，具体参数如下：
竹纤维为以天然簇生竹为原料制取的竹纤维，上述ABS塑料的纯度在99％以上，经烘干处理后使用。
偶联剂为硅烷类偶联剂(KH550、KH560、KH570)和钛酸酯类偶联剂(KR-TTS、TTOPP-38S、401、TM-200S)中的一种或几种。
空心微珠具体为粉煤灰空心微珠、玻璃空心微珠、碳空心微珠的一种或几种，粒径为1-100um。
润滑剂为硬脂酸酯、脂肪醇二酸酯中的至少一种。抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂，如Irgafos l68、Ultranox641、Ethanox 398的一种或几种。增韧剂为具有柔性分子链的生物基聚酯，如聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。增塑剂为已二醇、对羟基苯甲酸酯、磺酞胺中的一种或几种的混合物。相容剂为马来酸酐接枝ABS(ABS—g—MAH)。
原料按配方共混后经双螺杆挤出机造粒，然后将粒料经3D打印耗材挤出机制成丝材的工艺中，其挤出温度为210℃-280℃。
下面通过实施例1～6对本发明的工艺和效果进行具体说明。工艺步骤如前所述，各实施例中的具体数据见下表：
注：表格中无数值处表示没有该组分。
实施例1～6均能够制备本发明的新型ABS竹质3D打印耗材。下面以实施例5为例，对材料的使用性能进行阐述。
新型ABS竹质耗材在进行熔融沉积成型(FDM)加工时，避免了普通ABS耗材在3D打印时产生令人难受的刺鼻气味，使得到的模型具有天然竹质的清香和手感；且打印过程中不易出现翘边，3D打印制件质量较好。
本发明的新型ABS竹质耗材以竹纤维和空心微珠作为增强相填充材料，在结构上是一种聚合物基纤维、颗粒增强复合材料，其断面的SEM图如图1所示。本发明通过加入增韧剂、偶联剂、抗氧化剂、相容剂，使耗材韧性、强度、耐热性等性能提高，上述实施例与普通纯ABS耗材对比例的力学性能测试结果如图2所示。可以看出，本发明相比于普通纯ABS耗材，在拉伸强度上提高了5％～20％。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于其原料及其重量百分数为：
将上述原料按配方共混后经双螺杆挤出机造粒，将粒料经3D打印耗材挤出机制成直径为1.75±0.05mm的丝材。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于上述竹纤维为以天然簇生竹为原料制取的竹纤维，上述ABS塑料的纯度在99％以上，经烘干处理后使用。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于上述偶联剂为硅烷类偶联剂KH550、KH560、KH570或钛酸酯类偶联剂KR-TTS、TTOPP-38S、401、TM-200S中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于上述空心微珠具体为粉煤灰空心微珠、玻璃空心微珠、碳空心微珠的一种或几种，粒径为1-100um。
5.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于所述的润滑剂为硬脂酸酯、脂肪醇二酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于所述的抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧化剂Irgafos l68、Ultranox641、Ethanox 398中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于所述的增韧剂为具有柔性分子链的生物基聚酯，包括聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于所述的增塑剂为已二醇、对羟基苯甲酸酯、磺酞胺中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于所述的相容剂为马来酸酐接枝ABS。
10.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的改性ABS竹质耗材，其特征在于：丝材的挤出温度为210℃-280℃。
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