CN107987497A - 一种3d打印材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D打印材料，该材料以其总量为基准含有以下重量份的组分：聚乳酸50‑90份、热塑性弹性体5‑20份、石墨烯1‑10份、抗氧剂0.1‑2份、填料10‑20份、润滑剂0.1‑3份、偶联剂0.5‑4份。本发明通过加入石墨烯，提高了聚乳酸3D打印材料的耐热性。

Description

一种3D打印材料
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种3D打印材料。
背景技术
3D打印又称增材制造，是一种结合计算机软件、材料、机械等多领域的系统性、综合性新兴技术，运用粉末金属或线材塑料等粘合材料，通过逐层堆叠积累的方式来形成实体。
3D打印的主要技术包括熔融沉积成型(FDM)、光固化立体成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、分层实体制造(LOM)、数字光处理技术(DLP)以及三维打印粘结成型(3DP)等。
目前，用于3D打印的材料主要包括金属材料、陶瓷材料、聚合物和复合材料。在聚合物材料方面，聚乳酸(PLA)的应用最广泛。
PLA材料在3D打印领域具有广阔的应用空间，但PLA材料也存在较明显的缺陷，主要是耐热性能差，限制了该类材料在增材制造领域的进一步推广和应用。
发明内容
发明的目的是为了克服现有的PLA材料耐热性差的缺陷，提供一种能够显著提高热稳定性的3D打印材料。
为实现上述目的，本发明提供一种3D打印材料，该材料以其总量为基准含有以下重量份的组分：聚乳酸50-90份、热塑性弹性体5-20份、石墨烯1-10份、抗氧剂0.1-2份、填料10-20份、润滑剂0.1-3份、偶联剂0.5-4份。
优选地，该材料以其总量为基准含有以下重量份的组分：聚乳酸60-80份、热塑性弹性体8-15份、石墨烯3-8份、抗氧剂0.5-1.5份、填料12-18份、润滑剂0.5-2份、偶联剂1-3份。
优选地，该材料还含有碳纳米管1-5份。通过加入碳纳米管，可以进一步提高耐热性能。
优选地，所述聚乳酸的结晶度为30-45％。
优选地，所述热塑性弹性体为TPU(热塑性聚氨酯弹性体)、TPEE(热塑性聚酯弹性体)、SBS(苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体)中的一种或多种。加入热塑性弹性体，可以提高聚乳酸材料的韧性及加工性能。
优选地，所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的一种或多种。加入抗氧剂可以提高材料的耐老化性，拓宽其应用范围。
优选地，所述填料包括滑石粉、高岭土和膨润土中的一种或多种。加入填料有利于加速聚乳酸成核，提高材料的强度。
优选地，所述填料的粒径为1000目-3000目。
优选地，所述润滑剂为液体石蜡、硅油、三羟甲基丙烷三油酸酯、油酸乙酯和油酸月桂醇酯中的一种或多种。加入润滑剂有利于确保打印过程熔体挤出的流畅性。
优选地，所述偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、KH570型硅烷偶联剂、KH792型硅烷偶联剂和DL602型硅烷偶联剂中的一种或多种。加入偶联剂有利于提高各组分之间的相容性。
本发明的材料可以通过本领域常规的方法制备，例如将各组分通过机械混合、螺杆挤出机熔融混合挤出、造粒等方法实现。
本发明通过加入石墨烯，提高了聚乳酸3D打印材料的耐热性。
具体实施方式
以下通过实施例的方式更详细地描述本发明，但是不能将其理解为对本发明的限制。
实施例1
该实施例用于制备本发明的3D打印材料。
该材料包括以下重量组份：聚乳酸70份，热塑性弹性体15份，石墨烯5份，抗氧剂0.5份，填料15份，润滑剂2份，偶联剂2份。
聚乳酸结晶度为35％。
热塑性弹性体为TPU。
抗氧剂为季戊四醇酯。
填料为滑石粉，粒径主要集中在1800目。
润滑剂为液体石蜡。
偶联剂为DL602型硅烷偶联剂。
将以上组分在螺杆挤出机中熔融混合挤出、造粒，然后利用3D打印设备进行打印，测定分别在喷嘴温度为215℃、225℃和235℃时材料的力学性能。测定结果显示，在喷嘴温度为225℃下，力学性能最好，模量为3200N/mm2。
对比例1
该实施例用于制备对比的3D打印材料。
该材料包括以下重量组份：聚乳酸70份，热塑性弹性体15份，抗氧剂0.5份，填料15份，润滑剂2份，偶联剂2份。
聚乳酸结晶度为35％。
热塑性弹性体为TPU。
抗氧剂为季戊四醇酯。
填料为滑石粉，粒径主要集中在1800目。
润滑剂为液体石蜡。
偶联剂为DL602型硅烷偶联剂。
将以上组分在螺杆挤出机中熔融混合挤出、造粒，然后利用3D打印设备进行打印，测定分别在喷嘴温度为215℃、225℃和235℃时材料的力学性能。测定结果显示，在喷嘴温度为215℃下，力学性能最好，模量为3100N/mm2。喷嘴温度为225℃和235℃时，力学性能显著变差，喷嘴温度为235℃时，力学性能最差。
实施例2
该实施例用于制备本发明的3D打印材料。
该材料包括以下重量组份：聚乳酸70份，热塑性弹性体15份，石墨烯5份，碳纳米管2份，抗氧剂0.5份，填料15份，润滑剂2份，偶联剂2份。
聚乳酸结晶度为35％。
热塑性弹性体为TPU。
抗氧剂为季戊四醇酯。
填料为滑石粉，粒径主要集中在1800目。
润滑剂为液体石蜡。
偶联剂为DL602型硅烷偶联剂。
将以上组分在螺杆挤出机中熔融混合挤出、造粒，然后利用3D打印设备进行打印，测定分别在喷嘴温度为215℃、225℃和235℃时材料的力学性能。测定结果显示，在喷嘴温度为235℃下，力学性能最好，模量为3210N/mm2。
通过实施例1和对比例1的比较可以看出，通过加入石墨烯，能够提高材料的耐热性能。
通过实施例1和实施例2的比较可以看出，通过加入碳纳米管，能够进一步提高材料的耐热性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种3D打印材料，其特征在于，该材料以其总量为基准含有以下重量份的组分：聚乳酸50-90份、热塑性弹性体5-20份、石墨烯1-10份、抗氧剂0.1-2份、填料10-20份、润滑剂0.1-3份、偶联剂0.5-4份。
2.根据权利要求1所述的3D打印材料，其中，该材料以其总量为基准含有以下重量份的组分：聚乳酸60-80份、热塑性弹性体8-15份、石墨烯3-8份、抗氧剂0.5-1.5份、填料12-18份、润滑剂0.5-2份、偶联剂1-3份。
3.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，该材料还含有碳纳米管1-5份。
4.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，所述聚乳酸的结晶度为30-45％。
5.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，所述热塑性弹性体为TPU、TPEE、SBS中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、季戊四醇酯、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，所述填料包括滑石粉、高岭土和膨润土中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的3D打印材料，其中，所述填料的粒径为1000目-3000目。
9.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，所述润滑剂为液体石蜡、硅油、三羟甲基丙烷三油酸酯、油酸乙酯和油酸月桂醇酯中的一种或多种。
10.根据权利要求1或2所述的3D打印材料，其中，所述偶联剂为单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯偶联剂、KH570型硅烷偶联剂、KH792型硅烷偶联剂和DL602型硅烷偶联剂中的一种或多种。
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