CN107141740A - 一种医药用具有优异力学性能的3d打印材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料包括改性聚乳酸、三元乙丙橡胶、EVA树脂、四丙氟橡胶、聚氟乙烯树脂、EVA树脂、改性环氧树脂、古马隆树脂、硫酸钙晶须、玉石粉、氧化锌、硼酸锌、铝粉、高耐磨炭黑、木粉、聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、分散剂CNF、促进剂DM、抗氧剂和改性降解助剂。本发明的3D打印材料具有优异的力学性能。

Description

一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料
技术领域
本发明涉及3D打印材料的技术领域，尤其涉及一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料。
背景技术
聚乳酸具有高强度、良好生物相容性以及可生物讲解等优点，但其性脆、韧性差等特点限制了它的应用，传统的聚乳酸增韧的方法是将聚乳酸与低聚物或弹性体直接共混制备聚乳酸复合材料，虽然能一定程度上提高聚乳酸复合材料的韧性，但牺牲了生物降解性和强度。而医药的用品大多对其可降解性能以及其力学性能要求很高，故此亟需设计一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料来解决现有技术中的问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，具有优异的力学性能。
本发明提出的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸85-115份、三元乙丙橡胶60-90份、EVA树脂30-60份、四丙氟橡胶5-15份、聚氟乙烯树脂30-60份、EVA树脂20-50份、改性环氧树脂30-60份、古马隆树脂5-20份、硫酸钙晶须2-8份、玉石粉3-9份、氧化锌2-6份、硼酸锌4-8份、铝粉3-9份、高耐磨炭黑1-5份、木粉1-5份、聚乙二醇3-9份、柠檬酸三丁酯2-8份、分散剂CNF 2-8份、促进剂DM 1-5份、抗氧剂2-6份、改性降解助剂15-25份。
优选地，改性聚乳酸的原料按重量份包括：土豆渣5-15份、去离子水10-20份、过硫酸铵4-8份、乙酸乙烯酯2-5份、聚乳酸3-9份。
优选地，改性聚乳酸按如下工艺进行制备：将土豆渣经过研磨过筛后干燥，然后加入去离子水混合均匀，接着升温，保温，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入过硫酸铵混合均匀，升温，保温，接着加入乙酸乙烯酯混合均匀，降温，保温，洗涤后，干燥，然后加入聚乳酸混合均匀，混炼，冷却至室温得到改性聚乳酸。
优选地，改性聚乳酸按如下工艺进行制备：将土豆渣经过研磨过40-60目筛后，于45-55℃干燥7-9h，然后加入去离子水混合均匀，接着升温至70-90℃，保温0.5-1.5h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入过硫酸铵混合均匀，升温至90-110℃，保温1-3h，接着加入乙酸乙烯酯混合均匀，降温至65-75℃，保温2-4h，洗涤后，于55-65℃干燥1-2h，然后加入聚乳酸混合均匀，于130-150℃，30-50r/min转速混炼5-15min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
优选地，改性降解助剂的原料按重量份包括：葵二酸3-5份、富马酸4-6份、1,4-丁二醇2-5份、1,3-丙二醇4-8份、丁二酸2-5份、衣康酸1-4份、对苯二酚2-5份、对甲苯磺酸3-6份。
优选地，改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，将葵二酸、富马酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、丁二酸、衣康酸和对苯二酚混合均匀，油浴加热，升温后保温，接着加入对甲苯磺酸混合均匀，升温后保温，接着减压，冷却至室温得到改性降解助剂。
优选地，改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，将葵二酸、富马酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、丁二酸、衣康酸和对苯二酚混合均匀，于130-150℃油浴加热1-3h，然后升温至170-190℃，保温3-5h，接着加入对甲苯磺酸混合均匀，升温至210-220℃，保温1.5-3.5h，接着减压至-0.06～-0.1Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
本发明的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料包括改性聚乳酸、三元乙丙橡胶、EVA树脂、四丙氟橡胶、聚氟乙烯树脂、EVA树脂、改性环氧树脂、古马隆树脂、硫酸钙晶须、玉石粉、氧化锌、硼酸锌、铝粉、高耐磨炭黑、木粉、聚乙二醇、柠檬酸三丁酯、分散剂CNF、促进剂DM、抗氧剂和改性降解助剂。改性聚乳酸通过将土豆渣经过研磨过筛后干燥，然后加入去离子水混合均匀，接着升温，保温，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入过硫酸铵混合均匀，升温，保温，接着加入乙酸乙烯酯混合均匀，降温，保温，洗涤后，干燥，然后加入聚乳酸混合均匀，混炼，冷却至室温得到改性聚乳酸，以聚乳酸为主料，并利用土豆渣中的纤维，在碱性处理下，通过过硫酸铵作为引发剂，乙酸乙烯酯作为改性剂，得到的改性聚乳酸，不仅具有降解性能，还具有优异的力学性能，运用到本发明的3D打印材料中，有效提高了本发明3D打印材料的力学性能。其中，改性降解助剂通过在氮气保护下，将葵二酸、富马酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、丁二酸、衣康酸和对苯二酚混合均匀，油浴加热，升温后保温，接着加入对甲苯磺酸混合均匀，升温后保温，接着减压，冷却至室温得到改性降解助剂，运用到本发明的3D打印材料中，不仅赋予其优异的降解性能，还具有优异的力学性能。本发明的3D打印材料具有优异的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
具体实施方式中，改性聚乳酸的重量份可以为85份、86份、87份、88份、89份、90份、91份、92份、93份、94份、95份、96份、97份、98份、99份、100份、101份、102份、103份、104份、105份、106份、107份、108份、109份、110份、111份、112份、113份、114份、115份；三元乙丙橡胶的重量份可以为60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份；EVA树脂的重量份可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份；四丙氟橡胶的重量份可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；聚氟乙烯树脂的重量份可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份；EVA树脂的重量份可以为20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份；改性环氧树脂的重量份可以为30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份；古马隆树脂的重量份可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份；硫酸钙晶须的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；玉石粉的重量份可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；氧化锌的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份；硼酸锌的重量份可以为4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；铝粉的重量份可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；高耐磨炭黑的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份；木粉的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份；聚乙二醇的重量份可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；柠檬酸三丁酯的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；分散剂CNF的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；促进剂DM的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份；抗氧剂的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份；改性降解助剂的重量份可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份。
实施例1
本发明提出的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸100份、三元乙丙橡胶75份、EVA树脂45份、四丙氟橡胶10份、聚氟乙烯树脂45份、EVA树脂35份、改性环氧树脂45份、古马隆树脂17.5份、硫酸钙晶须5份、玉石粉6份、氧化锌4份、硼酸锌6份、铝粉6份、高耐磨炭黑3份、木粉3份、聚乙二醇6份、柠檬酸三丁酯5份、分散剂CNF 5份、促进剂DM 3份、抗氧剂4份、改性降解助剂20份。
改性聚乳酸按如下工艺进行制备：按重量份将10份土豆渣经过研磨过50目筛后，于50℃干燥8h，然后加入15份去离子水混合均匀，接着升温至80℃，保温1h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入6份过硫酸铵混合均匀，升温至95℃，保温2h，接着加入3.5份乙酸乙烯酯混合均匀，降温至70℃，保温3h，洗涤后，于60℃干燥1.5h，然后加入6份聚乳酸混合均匀，于140℃，40r/min转速混炼10min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，按重量份将4份葵二酸、5份富马酸、3.5份1,4-丁二醇、6份1,3-丙二醇、3.5份丁二酸、2.5份衣康酸和3.5份对苯二酚混合均匀，于140℃油浴加热2h，然后升温至180℃，保温4h，接着加入4.5份对甲苯磺酸混合均匀，升温至215℃，保温2.5h，接着减压至-0.08Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
实施例2
本发明提出的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸85份、三元乙丙橡胶90份、EVA树脂30份、四丙氟橡胶15份、聚氟乙烯树脂30份、EVA树脂50份、改性环氧树脂30份、古马隆树脂20份、硫酸钙晶须2份、玉石粉9份、氧化锌2份、硼酸锌8份、铝粉3份、高耐磨炭黑5份、木粉1份、聚乙二醇9份、柠檬酸三丁酯2份、分散剂CNF 8份、促进剂DM 1份、抗氧剂6份、改性降解助剂15份。
改性聚乳酸按如下工艺进行制备：按重量份将5份土豆渣经过研磨过60目筛后，于45℃干燥9h，然后加入10份去离子水混合均匀，接着升温至90℃，保温0.5h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入8份过硫酸铵混合均匀，升温至90℃，保温3h，接着加入2份乙酸乙烯酯混合均匀，降温至75℃，保温2h，洗涤后，于65℃干燥1h，然后加入9份聚乳酸混合均匀，于130℃，50r/min转速混炼5min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，按重量份将3份葵二酸、6份富马酸、2份1,4-丁二醇、8份1,3-丙二醇、2份丁二酸、4份衣康酸和2份对苯二酚混合均匀，于150℃油浴加热1h，然后升温至190℃，保温3h，接着加入6份对甲苯磺酸混合均匀，升温至210℃，保温3.5h，接着减压至-0.06Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
实施例3
本发明提出的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸115份、三元乙丙橡胶60份、EVA树脂60份、四丙氟橡胶5份、聚氟乙烯树脂60份、EVA树脂20份、改性环氧树脂60份、古马隆树脂5份、硫酸钙晶须8份、玉石粉3份、氧化锌6份、硼酸锌4份、铝粉9份、高耐磨炭黑1份、木粉5份、聚乙二醇3份、柠檬酸三丁酯8份、分散剂CNF 2份、促进剂DM 5份、抗氧剂2份、改性降解助剂25份。
改性聚乳酸按如下工艺进行制备：按重量份将15份土豆渣经过研磨过40目筛后，于55℃干燥7h，然后加入20份去离子水混合均匀，接着升温至70℃，保温1.5h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入4份过硫酸铵混合均匀，升温至110℃，保温1h，接着加入5份乙酸乙烯酯混合均匀，降温至65℃，保温4h，洗涤后，于55℃干燥2h，然后加入3份聚乳酸混合均匀，于150℃，30r/min转速混炼15min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，按重量份将5份葵二酸、4份富马酸、5份1,4-丁二醇、4份1,3-丙二醇、5份丁二酸、1份衣康酸和5份对苯二酚混合均匀，于130℃油浴加热3h，然后升温至170℃，保温5h，接着加入3份对甲苯磺酸混合均匀，升温至220℃，保温1.5h，接着减压至-0.1Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
实施例4
本发明提出的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸88份、三元乙丙橡胶85份、EVA树脂35份、四丙氟橡胶12份、聚氟乙烯树脂35份、EVA树脂45份、改性环氧树脂35份、古马隆树脂19份、硫酸钙晶须3份、玉石粉8份、氧化锌3份、硼酸锌7份、铝粉4份、高耐磨炭黑4份、木粉2份、聚乙二醇8份、柠檬酸三丁酯3份、分散剂CNF 7份、促进剂DM 2份、抗氧剂5份、改性降解助剂18份。
改性聚乳酸按如下工艺进行制备：按重量份将8份土豆渣经过研磨过55目筛后，于48℃干燥8.5h，然后加入12份去离子水混合均匀，接着升温至85℃，保温0.8h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入7份过硫酸铵混合均匀，升温至95℃，保温2.5h，接着加入3份乙酸乙烯酯混合均匀，降温至72℃，保温2.5h，洗涤后，于62℃干燥1.2h，然后加入8份聚乳酸混合均匀，于135℃，45r/min转速混炼8min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，按重量份将3.5份葵二酸、5.5份富马酸、3份1,4-丁二醇、7份1,3-丙二醇、3份丁二酸、3份衣康酸和3份对苯二酚混合均匀，于145℃油浴加热1.5h，然后升温至185℃，保温3.5h，接着加入5份对甲苯磺酸混合均匀，升温至212℃，保温3.2h，接着减压至-0.07Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
实施例5
本发明提出的一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸112份、三元乙丙橡胶65份、EVA树脂55份、四丙氟橡胶8份、聚氟乙烯树脂55份、EVA树脂25份、改性环氧树脂55份、古马隆树脂6份、硫酸钙晶须7份、玉石粉4份、氧化锌5份、硼酸锌5份、铝粉8份、高耐磨炭黑2份、木粉4份、聚乙二醇4份、柠檬酸三丁酯7份、分散剂CNF 3份、促进剂DM 4份、抗氧剂3份、改性降解助剂22份。
改性聚乳酸按如下工艺进行制备：按重量份将12份土豆渣经过研磨过45目筛后，于52℃干燥7.5h，然后加入18份去离子水混合均匀，接着升温至75℃，保温1.2h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入5份过硫酸铵混合均匀，升温至105℃，保温1.5h，接着加入4份乙酸乙烯酯混合均匀，降温至68℃，保温3.5h，洗涤后，于58℃干燥1.8h，然后加入4份聚乳酸混合均匀，于145℃，35r/min转速混炼12min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，按重量份将4.5份葵二酸、4.5份富马酸、4份1,4-丁二醇、5份1,3-丙二醇、4份丁二酸、2份衣康酸和4份对苯二酚混合均匀，于135℃油浴加热2.5h，然后升温至175℃，保温4.5h，接着加入4份对甲苯磺酸混合均匀，升温至218℃，保温1.8h，接着减压至-0.09Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
将实施例1-5中的医药用具有优异力学性能的3D打印材料运用到实际3D打印生产中，所得到的产品的性能进行检测，得到的数据如表1所示。
表1：
由表1可知，实施例1-实施例5中的医药用具有优异力学性能的3D打印材料具有优异的力学性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，其原料按重量份包括：改性聚乳酸85-115份、三元乙丙橡胶60-90份、EVA树脂30-60份、四丙氟橡胶5-15份、聚氟乙烯树脂30-60份、EVA树脂20-50份、改性环氧树脂30-60份、古马隆树脂5-20份、硫酸钙晶须2-8份、玉石粉3-9份、氧化锌2-6份、硼酸锌4-8份、铝粉3-9份、高耐磨炭黑1-5份、木粉1-5份、聚乙二醇3-9份、柠檬酸三丁酯2-8份、分散剂CNF 2-8份、促进剂DM 1-5份、抗氧剂2-6份、改性降解助剂15-25份。
2.根据权利要求1所述的医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，改性聚乳酸的原料按重量份包括：土豆渣5-15份、去离子水10-20份、过硫酸铵4-8份、乙酸乙烯酯2-5份、聚乳酸3-9份。
3.根据权利要求1或2所述的医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，改性聚乳酸按如下工艺进行制备：将土豆渣经过研磨过筛后干燥，然后加入去离子水混合均匀，接着升温，保温，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入过硫酸铵混合均匀，升温，保温，接着加入乙酸乙烯酯混合均匀，降温，保温，洗涤后，干燥，然后加入聚乳酸混合均匀，混炼，冷却至室温得到改性聚乳酸。
4.根据权利要求1-3任一项所述的医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，改性聚乳酸按如下工艺进行制备：将土豆渣经过研磨过40-60目筛后，于45-55℃干燥7-9h，然后加入去离子水混合均匀，接着升温至70-90℃，保温0.5-1.5h，接着用氢氧化钠调节pH至中性，然后加入过硫酸铵混合均匀，升温至90-110℃，保温1-3h，接着加入乙酸乙烯酯混合均匀，降温至65-75℃，保温2-4h，洗涤后，于55-65℃干燥1-2h，然后加入聚乳酸混合均匀，于130-150℃，30-50r/min转速混炼5-15min，冷却至室温得到改性聚乳酸。
5.根据权利要求1-4任一项所述的医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，改性降解助剂的原料按重量份包括：葵二酸3-5份、富马酸4-6份、1,4-丁二醇2-5份、1,3-丙二醇4-8份、丁二酸2-5份、衣康酸1-4份、对苯二酚2-5份、对甲苯磺酸3-6份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，将葵二酸、富马酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、丁二酸、衣康酸和对苯二酚混合均匀，油浴加热，升温后保温，接着加入对甲苯磺酸混合均匀，升温后保温，接着减压，冷却至室温得到改性降解助剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的医药用具有优异力学性能的3D打印材料，其特征在于，改性降解助剂按如下工艺进行制备：在氮气保护下，将葵二酸、富马酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇、丁二酸、衣康酸和对苯二酚混合均匀，于130-150℃油浴加热1-3h，然后升温至170-190℃，保温3-5h，接着加入对甲苯磺酸混合均匀，升温至210-220℃，保温1.5-3.5h，接着减压至-0.06～-0.1Mpa，冷却至室温得到改性降解助剂。
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