CN108193540A - 一种从木材中提取3d打印热塑性材料的方法 - Google Patents

一种从木材中提取3d打印热塑性材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，本发明属于3D打印技术领域，特别是涉及从木材中提取3D打印材料的技术领域。本发明的从木材中提取3D打印热塑性材料的方法按以下步骤进行：一、配制抽提液：取苯或苯的衍生物与乙醇混合得到抽提液；二、将木粉和抽提液放入抽提装置内进行抽提得到抽提剩余物；三、配制缓冲溶液，将抽提剩余物中加入该缓冲溶液，在70℃‑80℃下搅拌直至混合液变白得到氧化产物；四、将氧化产物离心分离，然后利用蒸馏水洗涤至中性，再利用丙酮洗涤，最后将洗涤产物进行真空干燥得到综纤维素；五、配制碱性溶液，将该碱性溶液与上述综纤维素混合，放入反应釜中进行一系列的处理得到热塑性材料。本发明制备的材料用于3D打印。

Description

一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别是涉及从木材中提取3D打印材料的技术领域。
背景技术
3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有黏合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印技术是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。3D打印最难最核心的技术是打印材料的开发。因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。
3D打印机在我们的生活中越来越普遍，而且广泛应用于各个领域，现有的3D打印机工作原理为将原料卷在料盘上，原料直接从料盘中引出并导入至喷头中，然后进行加热等后续操作。现有的3D打印材料包括很多，比如金属材料、塑料、铝合金等，但是在现有技术中对于木材中的热塑性材料没有人用于尝试3D打印，而且这种材料并不能利用现有的制备方法制备出来。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述存在的技术问题，而提供了一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法。
本发明的从木材中提取3D打印热塑性材料的方法按以下步骤进行：
一、配制抽提液：取苯或苯的衍生物与乙醇混合得到抽提液，所述乙醇与苯或苯的衍生物的体积比为1:(1-3.5)；
二、将木粉和步骤一配制的抽提液放入抽提装置内进行抽提得到抽提剩余物；三、配制缓冲溶液，所述缓冲溶液的pH值为3.8-4.2，向步骤二得到的抽提剩余物中加入该缓冲溶液得到混合液，在70℃-80℃下搅拌直至混合液变白得到氧化产物；
四、将步骤三得到的氧化产物离心分离，然后利用蒸馏水洗涤至中性，再利用丙酮洗涤，最后将洗涤产物进行真空干燥得到综纤维素；
五、配制碱性溶液，然后将该碱性溶液与上述综纤维素混合，放入反应釜中进行反应，反应1h-3h后进行过滤得到滤液，将乙酸加入滤液中，调节pH为5.6-5.9，然后加入絮凝剂和有机溶剂，利用匀质机搅拌，再利用离心机进行离心、过滤得到沉淀，将沉淀利用乙醇洗涤，最后冻干得到热塑性材料。
优选地，所述配制缓冲溶液是利用质量分数为1％-1.5％的亚氯酸钠和冰醋酸进行配制的。
优选地，所述苯的衍生物为甲苯。
优选地，步骤四中所述真空干燥的温度为50℃-65℃。
优选地，步骤五中所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液，所述NaOH或KOH溶液的质量浓度为5％-15％。
优选地，步骤四和步骤五中所述离心的转数为5000-7000rpm，离心时间为10min-15min。
优选地，所述匀质机搅拌速率为500-1500转/分钟，搅拌5min-20min。
优选地，所述絮凝剂为高分子量聚合物，阴离子型絮凝剂、无机絮凝剂中的一种或几种。
优选地，所述高分子量聚合物为含有活性氨基的聚壳糖或阳离子淀粉；无机絮凝剂为在水中能电离出强阳电荷的聚铝或聚铁无机盐络合物；阴离子型絮凝剂是十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
优选地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或几种。
本发明相对于现有技术的优点：现有3D打印材料成型效果较差，木材化学成分当中的热塑性材料，能够提升现有3D打印材料的成型效果，实现了木材的高附加值利用，以及3D打印材料的多样性。
本发明提供的从木材中提取3D打印热塑性材料的方法解决了上述技术问题，为3D打印技术领域开辟出另一种新的材料。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制权利要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
本发明实施例提供了一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，该方法按以下步骤进行：
一、配制抽提液：取苯或苯的衍生物与乙醇混合得到抽提液，所述乙醇与苯或苯的衍生物的体积比为1：(1-3.5)；
二、将木粉和步骤一配制的抽提液放入抽提装置内进行抽提得到抽提剩余物；三、配制缓冲溶液，所述缓冲溶液的pH值为3.8-4.2，向步骤二得到的抽提剩余物中加入该缓冲溶液得到混合液，在70℃-80℃下搅拌直至混合液变白得到氧化产物；
四、将步骤三得到的氧化产物离心分离，然后利用蒸馏水洗涤至中性，再利用丙酮洗涤，最后将洗涤产物进行真空干燥得到综纤维素；
五、配制碱性溶液，然后将该碱性溶液与上述综纤维素混合，放入反应釜中进行反应，反应1h-3h后进行过滤得到滤液，将乙酸加入滤液中，调节pH为5.6-5.9，然后加入絮凝剂和有机溶剂，利用匀质机搅拌，再利用离心机进行离心、过滤得到沉淀，将沉淀利用乙醇洗涤，最后冻干得到热塑性材料。
其中，所述配制缓冲溶液是利用质量分数为1％-1.5％的亚氯酸钠和冰醋酸进行配制的。
本发明实施例提供的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与前述实施方式不同的是，所述苯的衍生物为甲苯。
第二实施例
本发明实施例提供了一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法。所述一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与第一实施例中任一具体实施方式不同的是，步骤四中所述真空干燥的温度为50℃-65℃。
其中，步骤五中所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液，所述NaOH或KOH溶液的质量浓度为5％-15％。
本发明实施例提供的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与前述实施方式不同的是，步骤四和步骤五中所述离心的转数为5000-7000rpm，离心时间为10min-15min。
本发明实施例提供的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与前述实施方式不同的是，所述匀质机搅拌速率为500-1500转/分钟，搅拌5min-20min。
第三实施例
本发明实施例提供了一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法。所述一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与第一实施例和第二实施例中任一具体实施方式不同的是，所述絮凝剂为高分子量聚合物，阴离子型絮凝剂、无机絮凝剂中的一种或几种。
其中，所述高分子量聚合物为含有活性氨基的聚壳糖或阳离子淀粉；无机絮凝剂为在水中能电离出强阳电荷的聚铝或聚铁无机盐络合物；阴离子型絮凝剂是十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
本发明实施例提供的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与前述实施方式不同的是，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或几种。
第四实施例
本发明实施例提供了一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法。所述一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，与第一实施例至第三实施例中任一具体实施方式不同的是，从木材中提取3D打印热塑性材料的方法按以下步骤进行：
一、配制抽提液：取苯300mL与乙醇400mL混合得到抽提液；
二、将木粉5g和步骤一配制的抽提液放入抽提装置内进行抽提得到抽提剩余物；三、配制缓冲溶液，利用质量分数为1％的亚氯酸钠和冰醋酸进行配制缓冲溶液，使该缓冲液的pH值为4.0，向步骤二得到的抽提剩余物中加入该缓冲溶液得到混合液，在75℃下搅拌直至混合液变白得到氧化产物；
四、将步骤三得到的氧化产物离心分离，离心的转数为7000rpm，离心时间为10min，然后利用蒸馏水洗涤至中性，再利用丙酮洗涤，最后将洗涤产物进行真空干燥得到综纤维素；所述真空干燥的温度为60℃；
五、配制质量浓度为10％的KOH溶液，然后将该溶液与上述综纤维素混合，放入反应釜中进行反应，反应2h后进行过滤得到滤液，将乙酸加入滤液中，调节pH为5.8，然后加入十二烷基苯磺酸钠和乙醇，利用匀质机搅拌，匀质机搅拌速率为1500转/分钟，搅拌10min，再利用离心机进行离心，离心的转数为7000rpm，离心时间为15min，过滤得到沉淀，将沉淀利用乙醇洗涤，最后冻干得到热塑性材料。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式和实施例仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
一、配制抽提液：取苯或苯的衍生物与乙醇混合得到抽提液，所述乙醇与苯或苯的衍生物的体积比为1：(1-3.5)；
二、将木粉和步骤一配制的抽提液放入抽提装置内进行抽提得到抽提剩余物；
三、配制缓冲溶液，所述缓冲溶液的pH值为3.8-4.2，向步骤二得到的抽提剩余物中加入该缓冲溶液得到混合液，在70℃-80℃下搅拌直至混合液变白得到氧化产物；
四、将步骤三得到的氧化产物离心分离，然后利用蒸馏水洗涤至中性，再利用丙酮洗涤，最后将洗涤产物进行真空干燥得到综纤维素；
五、配制碱性溶液，然后将该碱性溶液与上述综纤维素混合，放入反应釜中进行反应，反应1h-3h后进行过滤得到滤液，将乙酸加入滤液中，调节pH为5.6-5.9，然后加入絮凝剂和有机溶剂，利用匀质机搅拌，再利用离心机进行离心、过滤得到沉淀，将沉淀利用乙醇洗涤，最后冻干得到热塑性材料。
2.根据权利要求1所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：所述配制缓冲溶液是利用质量分数为1％-1.5％的亚氯酸钠和冰醋酸进行配制的。
3.根据权利要求1或2所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：所述苯的衍生物为甲苯。
4.根据权利要求3所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：步骤四中所述真空干燥的温度为50℃-65℃。
5.根据权利要求1所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：步骤五中所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液，所述NaOH或KOH溶液的质量浓度为5％-15％。
6.根据权利要求1所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：步骤四和步骤五中所述离心的转数为5000-7000rpm，离心时间为10min-15min。
7.根据权利要求1所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：所述匀质机搅拌速率为500-1500转/分钟，搅拌5min-20min。
8.根据权利要求4至7所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：所述絮凝剂为高分子量聚合物，阴离子型絮凝剂、无机絮凝剂中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：所述高分子量聚合物为含有活性氨基的聚壳糖或阳离子淀粉；无机絮凝剂为在水中能电离出强阳电荷的聚铝或聚铁无机盐络合物；阴离子型絮凝剂是十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种从木材中提取3D打印热塑性材料的方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或几种。
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