CN108219404A - 一种纳米微晶纤维素增强的3d打印材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法，将针叶木纤维素与浓硫酸按一定的比例混合，经超声和高速离心后，加入氧化锌后，经过高压均质处理，可得到纳米微晶纤维素‑水分散液，同时制备10％的聚乳酸‑三氯甲烷溶液，室温下，借助机械搅拌将纳米微晶纤维素‑水分散液按不同比例滴加于聚乳酸‑三氯甲烷溶液中，形成均匀分散态后进行真空脱气、消泡后，将纳米微晶纤维素‑聚乳酸分散液于室温下进行浇注成型、干燥、加热熔融压制成片、粉碎造粒后，再经熔融挤出拉丝成型制备纳米微晶纤维素增强的3D打印材料，该3D打印材料具有良好的流动性和力学性能，可在190‑200℃进行3D打印，是一种高性能难燃3D打印材料。

Description

一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，尤其是涉及一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法。
背景技术
3D打印，又称作增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术，3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用，目前，主流3D打印技术有熔融沉积快速成型(FDM)、光固化成型(SLA)、三维粉末粘接(3DP)、选择性激光烧结(SLS),其中FDM模式的3D打印技术无需激光系统的支持，程序开源，设备相对简单，所用的成型材料也相对低廉，总体性价比高，是应用最广泛的3D打印技术，FDM材料可以是丝状热塑性材料，主要有聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)两大类，这两种材料成本低，打印适性好，很快成为3D打印材料市场的主流。
聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，相对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)来说属于一种环保材料，对人的身体没有什么伤害，它是一种使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，聚乳酸(PLA)具有较高的机械及物理性能，完全的生物降解性及生物相容性，良好的光泽性、透明度和印刷适应性，但未改性的PLA的脆性较大、易燃烧和热稳定性较差，限制了其在航空航天、电子电器、和汽车等领域的广泛应用，对PLA进行热稳定和阻燃改性势在必行，纳米微晶纤维素来源于植物，生物可降解，具有极高的模量、强度和张应力，机械性质可以和某些工程材料相媲美，其杨式模数高达150GPa，张应力达10GPa，添加量≤5％时，即可赋予复合材料极好的增强作用，相当于传统增强相40％～50％的添加量，将微晶纤维素与聚 乳酸(PLA)混合，可制备高性能的绿色3D打印复合材料。
发明内容
本发明将纳米微晶纤维素加入到聚乳酸中，对聚乳酸进行改性处理，得到的微晶纤维素增强的3D打印材料具有良好的流动性和力学性能，可以在190℃-200℃进行3D打印，是一种高性能的3D打印材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法，该方法具有以下步骤：
(1)纳米微晶纤维-水分散液的制备：取20g-40g针叶木纤维素与80ml-120ml的浓硫酸混合，超声处理、高速离心后，加入1g-4g氧化锌，高压均质处理后，得到纳米微晶纤维-水分散液，加入乳化剂密封待用；
(2)聚乳酸-三氯甲烷溶液的制备：在60℃下，将聚乳酸滴入三氯甲烷中，制备得到浓度为10％的聚乳酸-三氯甲烷溶液；
(3)纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备：室温下，取20ml-50ml纳米微晶纤维素-水分散液滴加于60ml-100ml聚乳酸-三氯甲烷溶液中，机械搅拌、真空脱气、消泡后，室温下浇注成型、干燥、加热熔融压制成片、粉碎造粒后，经熔融挤出拉丝成型，得到纳米微晶纤维素增强的3D打印材料。
进一步地，步骤(1)中所述乳化剂为油包水型。
进一步地，步骤(1)中所述的浓硫酸的浓度为98％。
与现有技术相比，本发明具有的优点和有益效果是：采用本发明的3D打印材料的制备方法，制备得到的3D打印材料具有良好的流动性和力学性能，在拉伸强度、弹性模量、弯曲强度等性能上均高于为改性的聚乳酸材料，同时可适合高温打印，可以在190-200℃进行3D打印，具有优良的性能、使用范围广。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作详细说明。
本发明一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法，该方法具有以下步骤：
(1)纳米微晶纤维-水分散液的制备：取20g-40g针叶木纤维素与80ml-120ml的98％浓硫酸混合，然后对混合液体进行超声处理，即可得到漂白后的乳白色悬浮液，随后将乳白色的悬浮液进行高速离心处理，直至液体上层出现水溶胶体状物时为止，再加入1g-4g氧化锌对得到的液体进行预处理，最后经过高压均质处理，即可得到纳米微晶纤维素-水分散液，在上述分散液中加入油包水型乳化剂密封待用。
(2)聚乳酸-三氯甲烷溶液的制备：在60℃下，将聚乳酸(PLA)滴入三氯甲烷中，制备得到浓度为10％的聚乳酸-三氯甲烷溶液；
(3)纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备：室温下，取20ml-50ml纳米微晶纤维素-水分散液滴加于60ml-100ml聚乳酸-三氯甲烷溶液中，机械搅拌、真空脱气、消泡后，室温下浇注成型、干燥、加热熔融压制成片、粉碎造粒后，经熔融挤出拉丝成型，得到纳米微晶纤维素增强的3D打印材料。
该3D打印材料具有良好的流动性和力学性能，可在190-200℃进行3D打印，是一种高性能3D打印材料，适用于各种高性能器件和制品的熔融沉积快速成型(FDM)成型加工。
当纳米微晶纤维素的含量为0.6％时，微晶纤维素增强聚乳酸3D打印材料的典型性能如表1所示：
表1.聚乳酸与纳米微晶纤维素增强的聚乳酸材料的性能对比
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法，其特征在于：该方法具有以下步骤：
(1)纳米微晶纤维-水分散液的制备：取20g-40g针叶木纤维素与80ml-120ml的浓硫酸混合，超声处理、高速离心后，加入1g-4g氧化锌，高压均质处理后，得到纳米微晶纤维-水分散液，加入乳化剂密封待用；
(2)聚乳酸-三氯甲烷溶液的制备：在60℃下，将聚乳酸滴入三氯甲烷中，制备得到浓度为10％的聚乳酸-三氯甲烷溶液；
(3)纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备：室温下，取20ml-50ml纳米微晶纤维素-水分散液滴加于60ml-100ml聚乳酸-三氯甲烷溶液中，机械搅拌、真空脱气、消泡后，室温下浇注成型、干燥、加热熔融压制成片、粉碎造粒后，经熔融挤出拉丝成型，得到纳米微晶纤维素增强的3D打印材料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述乳化剂为油包水型。
3.根据权利要求1所述的一种纳米微晶纤维素增强的3D打印材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的浓硫酸的浓度为98％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109337313A (zh) * 2018-09-12 2019-02-15 泉州市康馨化工科技有限公司 利用3d打印形成梯度复合材料的方法
CN110682512A (zh) * 2019-10-15 2020-01-14 武义斯汀纳睿三维科技有限公司 一种增强3d打印材料的制备方法
CN111607129A (zh) * 2020-05-29 2020-09-01 上海交通大学 含轴取向孔隙结构的除甲醛3d打印线材及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103174046A (zh) * 2013-04-11 2013-06-26 浙江理工大学 一种酸水解和超声处理协同制备纳米微晶纤维素的方法
WO2015048589A1 (en) * 2013-09-29 2015-04-02 Michigan Molecular Institute Renewable, biodegradable poly(lactic acid) composites with improved thermal properties

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103174046A (zh) * 2013-04-11 2013-06-26 浙江理工大学 一种酸水解和超声处理协同制备纳米微晶纤维素的方法
WO2015048589A1 (en) * 2013-09-29 2015-04-02 Michigan Molecular Institute Renewable, biodegradable poly(lactic acid) composites with improved thermal properties

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴骏: "聚乳酸/纳米纤维素复合材料的制备及其性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅰ辑)》 *
汪多仁: "《现代高分子材料生产及应用手册》", 31 May 2002, 中国石化出版社 *
沈新元: "《化学纤维手册》", 30 September 2008, 中国纺织出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109337313A (zh) * 2018-09-12 2019-02-15 泉州市康馨化工科技有限公司 利用3d打印形成梯度复合材料的方法
CN110682512A (zh) * 2019-10-15 2020-01-14 武义斯汀纳睿三维科技有限公司 一种增强3d打印材料的制备方法
CN111607129A (zh) * 2020-05-29 2020-09-01 上海交通大学 含轴取向孔隙结构的除甲醛3d打印线材及其制备方法

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