CN108912632A - 具有香味和抗菌性能的3d打印复合材料、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料、制备方法及其应用，其以下各组分按重量份数计组成：高分子聚合物40～97份、香料剂0.2～55份、抗菌剂0.1～5份、增塑添加剂0.2～5份、无机添加料0.5～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧化剂0.05～1份、颜料粉末0～1份。本发明的3D打印复合材料具有多种香味类型的香味，有效地将塑料原有的气味覆盖或者淡化，还具有良好的抗菌性能和力学性能，丰富了3D打印技术领域中材料的种类和制造工艺。此外，本发明的3D打印复合材料无毒无害，废弃材料可自然生物降解，也可回收利用，相对经济成本较低。
Description
技术领域
本发明属于新材料、高分子材料新型加工技术领域，具体涉及一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料、制备方法及其应用。
背景技术
3D打印技术是目前正逐渐发展起来的一种快速成型制造技术，这是一种精准且凸显个性化的快速成形技术，具有个性化程度高、成型体积小、成本低、污染低、使用方便等优点。其基本原理主要是以高分子材料为基材，采用熔融沉积成型技术，通过逐层打印堆积方式完成对物体模型的构造和形成。
目前，市场上使用较多较为广泛的主要为聚乳酸(PLA)、聚丙烯腈-聚丁二烯-聚苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚氨酯(TPU)、木纤维线材(WOOD)等普通的塑料，也有部分工程塑料如聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)等。在生产加工和配方设计过程中主要是对材料颜色的研究。也有部分材料进行功能化，如自清洁、导电、温变色、夜光等等，但是对材料进行增加香味型的设计很少，对3D打印材料进行香味型设计的研究极少。
中国专利申请201611242247.X公开了一种香味型聚丙烯复合材料及其制备方法，按重量百分数计包括：聚丙烯48～97.9％，弹性体2～20％，滑石粉0～30％，香味剂0.001～0.005％，抗氧剂0.1～2％。其采用香味剂来弱化聚丙烯材料本身带有的塑料或加工焦糊的难闻气味，且最终得到的是双螺杆切粒的粒子，但并没有披露单螺杆生产拉条的方法，也没有描述可能在3D打印技术领域上的应用。
中国专利申请201611217061.9公开了一种香味型、可自修复挤出级聚丙烯复合材料及其制备方法，复合材料按重量百分数计包括：聚丙烯43～96.9％，弹性体2～20％，滑石粉0～30％，含氟聚合物组合物1～5％，香味剂0.001～0.005％，抗氧剂0.1～2％。其仍然只是采用香味剂来弱化聚丙烯材料本身带有的塑料或加工焦糊的难闻气味，且最终得到的是双螺杆切粒的粒子，但并没有披露单螺杆生产拉条的方法，也没有描述可能在3D打印技术领域上的应用。
中国专利申请201210198075.6公开了一种香味型尼龙复合材料的制备方法，主要叙述了在一种尼龙材料中添加粉末香精来避免尼龙加工现场环境和燃烧时散发出的难闻的怪味，香精的添加量在0.01-0.06重量份之间，而且并没有叙述在3D打印技术领域上的应用。
因此，现有技术虽然对材料进行增加香味型的设计开展了极少研究，但存在香味型复合材料的相容性较差等问题，并且具有不同功能的产品类别及产品形式有限，其具体的制备方法报道较少、产业化方法存在困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料、线材制备方法以及其在3D打印领域的应用。
为实现以上目的，本发明采用如下的技术方案：
一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，由以下按重量份数计的组分组成：
在一个优选的实施方案中，所述的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，由以下按重量份数计的组分组成：
在一个优选的实施方案中，所述的高分子聚合物为聚己内酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚氨酯中的一种或几种。
优选地，所述的聚己内酯的相对分子量为40000以上；所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二酯的相对分子量为40000以上；所述的聚丁二酸丁二醇酯的相对分子量为40000以上；所述的聚氨酯的相对分子量为50000以上。
在一个优选的实施方案中，所述的香料剂为固体香料剂、液体香料剂中的一种或两种混合。优选地，所述的固体香料剂的主要成分为花浆提取物、水果提取物、植物提取物中的一种或几种；所述的液体香料剂的主要成分为花浆提取物、水果提取物、植物提取物中的一种或几种。更优选地，所述的固体香料剂或液体香料剂的主要香味类型为玫瑰花香香味型、茉莉花香香味型、百合花香香味型、九里香香味型、桂花香香味型、薰衣草香香味型、柠檬味香香味型、草莓味香香味型、绿茶味香香味型、薄荷味香香味型、檀香香味型中的一种或几种。
在一个优选的实施方案中，所述的抗菌剂为纳米氧化锌微粒子、纳米二氧化钛微粒子、纳米银微粒子中的一种或几种。
在一个优选的实施方案中，所述的增塑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、松香中的一种或几种。
在一个优选的实施方案中，所述的无机添加料为疏水性二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或几种。优选地，所述的疏水性二氧化硅的粒径为300目或以上；所述的钛白粉的粒径为500目或以上；所述的碳酸钙的粒径为500目或以上；所述的滑石粉的粒径为500目或以上。
在一个优选的实施方案中，所述的扩散剂为扩散油、聚乙烯微蜡粉中的一种或两种混合。优选地，所述的扩散油为硅油；所述的聚乙烯微蜡粉的粒径为20目或以上。更优选地，所述的硅油为甲基硅油、氨基硅油、羟基硅油中的一种或几种。
在一个优选的实施方案中，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种混合。
在一个优选的实施方案中，所述颜料粉末为有机颜料和无机颜料中的一种或两种混合。
本发明的另一方面，提供了一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)物料混合：
a)首先将一定重量份数计的抗氧化剂、香料剂和无机添加料加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；
b)再将一定重量份数计的高分子聚合物、扩散剂加入到高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；
c)再将一定重量份数计的抗菌剂、增塑添加剂加入到高速混合机中与步骤b)得到的高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，并得到高分子聚合物预混合料；
d)然后将步骤a)得到的香味料预混合料和步骤c)得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，再将一定重量份数计的颜料粉末加入到高速混合机中再混合，最终得到均匀的混合物料；
或将步骤a)得到的香味料预混合料和步骤c)得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合、造粒后，再将一定重量份数计的颜料粉末和造粒好的干燥粒子加入到高速混合机中再混合，最终得到均匀的混合物料；
(2)双螺杆造复合切粒料或造复合母粒料：
将步骤(1)中最终得到的均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料或复合母粒料；再将得到的复合切粒料或复合母粒料干燥，得到干燥的复合切粒料或干燥的复合母粒料；
3)单螺杆挤出拉条：
将步骤(2)中得到的干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，再经过拉条、冷却、干燥、线条直径调节、线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材；或
将一定重量份数计的高分子聚合物、颜料粉末和步骤(2)中得到的干燥的复合母粒料加入到高速混合机中混合均匀，再将混合均匀的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，再经过拉条、冷却、干燥、线条直径调节、线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
在一个优选的实施方案中，所述步骤(1)和步骤(3)中所述的高速混合机的混合/预混合速度为200-5000r/min，混合/预混合时间为0.5-3min，混合/预混合温度为15-80℃。
在一个优选的实施方案中，所述步骤(2)中双螺杆挤出机的温度设置为：一区50-170℃、二区55-175℃、三区60-175℃、四区60-180℃、五区60-180℃、机头区60-180℃、熔体温度60-180℃，双螺杆转速为8～100r/min；所述复合切粒料或复合母粒料干燥条件为：置于温度设置为45-90℃、时间设置为2-12h的烘箱机中烘烤至干燥。
在一个优选的实施方案中，所述步骤(3)中单螺杆挤出机熔融挤出的温度设置为：一区55-175℃、二区60-180℃、三区60-180℃、机头一区60-180℃、机头二区55-180℃，单螺杆机转速为20～300r/min。
本发明的另一方面，提供了一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其可应用于3D打印技术领域中。
本发明制备的线材单丝的平均直径约为1.50-3.2mm，直径误差在±0.05mm以内。其中线材平均直径优选1.75mm，但线材平均直径并不限于1.75mm。
本发明的技术方案具有以下技术特点：
(1)本发明的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料既保持了原有材料良好的力学性能，有使得本3D打印复合材料具有怡人的香味。
(2)本发明的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料在制备的过程中加入一定量的纳米抗菌剂，使得本香味3D打印复合材料在具有怡人香味的同时也具有良好的抗菌性能。其组分中含有的聚己内酯等材料为一种生物可降解材料，容易被自然界的细菌真菌分解，而加入的抗菌剂恰好能减缓复合材料的降解速度，增加制品的使用寿命，是对3D打印材料的一个种类或功能化的丰富。
(3)本发明的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料为自然可降解材料，且加工工艺相对简单，与现有技术相比，香料剂比重显著增大，通过工艺配方的优化，不仅有效解决了复合材料相容性问题，而且香味保留时间更加持久。
附图说明
图1是本发明涉及的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合更具体的实施方式对本发明做进一步展开说明，但需要指出的是，本发明的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料及其制备方法并不限于这种特定的形式或步骤。对于本领域技术人员显然可以理解的是，以下的说明内容即使不做任何调整或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他类似复合材料的组分或制备方法。
实施例1
参照图1的工艺流程，首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、0.2重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将95.95重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例2
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、1.0重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将95.15重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例3
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将94.15重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例4
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、5.0重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将91.15重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例5
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、10重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将85.65重量份聚己内酯、1.5重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为16r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为90r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例6
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、20重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将75.65重量份聚己内酯、1.5重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为16r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为90r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例7
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、30重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将65.15重量份聚己内酯、2.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.6min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为9min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为16r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为90r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例8
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、50重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将45.15重量份聚己内酯、2.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.6min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为9min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为15r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为80r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例9
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将94.09重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料及0.06重量份大红颜料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例10
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份桂花花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将94.15重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例11
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份草莓味香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将94.15重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例12
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份檀香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将94.15重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为18r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例13
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将94.15重量份聚氨酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.2min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为8min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区145℃、二区156℃、三区160℃、四区160℃、五区158℃、机头区155℃、熔体温度150℃，双螺杆转速为15r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。再将干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
实施例14
首先将0.1重量份抗氧剂1010、0.05重量份抗氧剂168、2.0重量份玫瑰花香香味型固体香料剂、0.5重量份疏水性二氧化硅和1.0重量份钛白粉加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；其中高速混合机的预混合速度为300r/min，预混合时间为1min，预混合温度为30℃；再将10重量份聚己内酯、1.0重量份甲基硅油加入到预混合速度设置为500r/min、预混合时间设置为1min、预混合温度为40℃的高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；再将0.2重量份纳米氧化锌微粒子、0.2重量份硬脂酸酰胺和0.8重量份松香加入到高速混合机中与高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，再次预混合的高速混合机的预混合速度为500r/min、预混合时间为1.6min、预混合温度为40℃，并得到高分子聚合物预混合料；然后将得到的香味料预混合料和得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，其中高速混合机的混合速度为500r/min，混合时间为9min，混合温度为45℃；最终得到均匀的混合物料。再将均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，其中双螺杆挤出机的温度设置为：一区55℃、二区58℃、三区62℃、四区65℃、五区65℃、机头区64℃、熔体温度62℃，双螺杆转速为15r/min，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料(即香味母粒)，并置于温度设置为50℃、时间设置为8h的烘箱机中烘烤至干燥。先将将干燥的复合切粒母粒料加入到高速混合机中，再加入84.15重量份聚己内酯进行均匀混合，混合速度为500r/min、混合时间为2.5min、混合温度为40℃，然后加混合均匀的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，其中单螺杆挤出机温度设置为：一区71℃、二区80℃、三区75℃、机头一区73℃、机头二区71℃，单螺杆机转速为100r/min，再经过拉条，冷却，干燥，线条直径调节，线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
性能测试：
采用注塑机将实施例1～实施14步骤中所制备的复合材料颗粒料进行注塑制备标准测试样条。其中，聚己内酯香味复合材料：注塑机料筒温度分别为118℃、121℃、120℃，注射压力60Mpa，保压时间32s；聚氨酯香味复合材料：注塑机料筒温度分别为163℃、168℃、165℃，注射压力60Mpa，保压时间20s。对制得的复合材料颗粒进行力学性能测试，分别参考GB 1040-2006、GB 9341-2008进行测试，以及对香味强度的一个区别，上述实施例所得样品的性能比较如表1所示。
表1实施例1-14所得样品的性能测试数据
香味强度等级说明：
Ⅰ为无香，无法识别；
Ⅱ为微香，勉强可以识别；
Ⅲ为香，可以识别；
Ⅳ为较香，明显识别；
Ⅴ为浓香，强度比较大，使人略感不舒服；
Ⅵ为极香，强度极大。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于：由以下按重量份数计的组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于，所述的高分子聚合物为聚己内酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚氨酯中的一种或几种；
所述的香料剂为固体香料剂、液体香料剂中的一种或两种混合；
所述的抗菌剂为纳米氧化锌微粒子、纳米二氧化钛微粒子、纳米银微粒子中的一种或几种；
所述的增塑剂为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、松香中的一种或几种；
所述的无机添加料为疏水性二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、滑石粉中的一种或几种；
所述的扩散剂为扩散油、聚乙烯微蜡粉中的一种或两种混合；
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或两种混合；
所述颜料粉末为有机颜料和无机颜料中的一种或两种混合。
3.根据权利要求2中所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于：
所述的聚己内酯的相对分子量为40000以上；
所述的聚己二酸对苯二甲酸丁二酯的相对分子量为40000以上；
所述的聚丁二酸丁二醇酯的相对分子量为40000以上；
所述的聚氨酯的相对分子量为50000以上。
4.根据权利要求2中所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于：
所述的固体香料剂的主要成分为花浆提取物、水果提取物、植物提取物中的一种或几种；
所述的液体香料剂的主要成分为花浆提取物、水果提取物、植物提取物中的一种或几种。
5.根据权利要求2中所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于：所述的疏水性二氧化硅的粒径为300目或以上；
所述的钛白粉的粒径为500目或以上；
所述的碳酸钙的粒径为500目或以上；
所述的滑石粉的粒径为500目或以上；
所述的扩散油为硅油；
所述的聚乙烯微蜡粉的粒径为20目或以上。
6.根据权利要求4中所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于：
所述的固体香料剂或液体香料剂的主要香味类型为玫瑰花香香味型、茉莉花香香味型、百合花香香味型、九里香香味型、桂花香香味型、薰衣草香香味型、柠檬味香香味型、草莓味香香味型、绿茶味香香味型、薄荷味香香味型、檀香香味型中的一种或几种。
7.根据权利要求5中所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于：所述的硅油为甲基硅油、氨基硅油、羟基硅油中的一种或几种。
8.权利要求1-7任一项所述的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)物料混合：
a)首先将一定重量份数计的抗氧化剂、香料剂和无机添加料加入到高速混合机进行预混合并混合均匀，并得到香味料预混合料；
b)再将一定重量份数计的高分子聚合物、扩散剂加入到高速混合机中预混合均匀，并得到高分子聚合物扩散剂混合物；
c)再将一定重量份数计的抗菌剂、增塑添加剂加入到高速混合机中与步骤b)得到的高分子聚合物扩散剂混合物进行再次预混合，并得到高分子聚合物预混合料；
d)然后将步骤a)得到的香味料预混合料和步骤c)得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合，再将一定重量份数计的颜料粉末加入到高速混合机中再混合，最终得到均匀的混合物料；或
将步骤a)得到的香味料预混合料和步骤c)得到的高分子聚合物预混合料进行均匀的混合、造粒后，再将一定重量份数计的颜料粉末和造粒好的干燥粒子加入到高速混合机中再混合，最终得到均匀的混合物料；
(2)双螺杆造复合切粒料或造复合母粒料：
将步骤(1)中最终得到的均匀的混合物料加入到双螺杆挤出机中进行熔融混合挤出，再经过冷却和切粒，得到复合切粒料或复合母粒料；再将得到的复合切粒料或复合母粒料干燥，得到干燥的复合切粒料或干燥的复合母粒料；
3)单螺杆挤出拉条：
将步骤(2)中得到的干燥的复合切粒料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，再经过拉条、冷却、干燥、线条直径调节、线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材；或
将一定重量份数计的高分子聚合物、颜料粉末和步骤(2)中得到的干燥的复合母粒料加入到高速混合机中混合均匀，再将混合均匀的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，再经过拉条、冷却、干燥、线条直径调节、线条收卷，最终得到一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料线材。
9.根据权利要求8所述的具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和步骤(3)中所述的高速混合机的混合/预混合速度为200-5000r/min，混合/预混合时间为0.5-3min，混合/预混合温度为15-80℃；
所述步骤(2)中双螺杆挤出机的温度设置为：一区50-170℃、二区55-175℃、三区60-175℃、四区60-180℃、五区60-180℃、机头区60-180℃、熔体温度60-180℃，双螺杆转速为8～100r/min；所述复合切粒料或复合母粒料干燥条件为：置于温度设置为45-90℃、时间设置为2-12h的烘箱机中烘烤至干燥；
所述步骤(3)中单螺杆挤出机熔融挤出的温度设置为：一区55-175℃、二区60-180℃、三区60-180℃、机头一区60-180℃、机头二区55-180℃，单螺杆机转速为20～300r/min。
10.权利要求1-7任一项所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料，其特征在于，所述的一种具有香味和抗菌性能的3D打印复合材料可应用于3D打印。
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2018
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