CN112980211A - 一种具有抑菌功效的3d打印材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抑菌功效的3D打印材料及其制备方法,其3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯45份、粘结剂6份、碳酸锂2份、分散剂2份、金属粉末22份、相容剂4份、树脂50份、交联剂4份、偶联剂1份、木质素磺酸钠6份、助剂5份、纳米碳化硅16份、抗氧剂2份;其制备方法包括以下步骤:S1:称取原料;S2:将聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内高速打散混合,得到主料;S3:将分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到主料中,高速打散混合。本发明设计制备的3D打印材料具备优良的抗菌抑菌效果,可将3D打印技术推广至医疗、食品、生活用品等领域,且更加环保、亲民,具有广阔的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域,尤其涉及一种具有抑菌功效的3D打印材料及其制备方法。
背景技术
随着3D打印技术日新月异的发展,3D打印的概念逐渐被公众知悉。FDM技术是利用ABS,PC,PPSF、PLA以及其它热塑性材料受到加热挤压成为半熔融状态的细丝,由沉积在层层堆栈基础上的方式,从3DCAD资料直接建构原型。该技术通常应用于塑型,装配,功能性测试以及概念设计。此外,FDM技术可以应用于打样与快速制造。经检索,申请号为201610340829.5的中国专利公开了一种具有抑菌功效的3D打印材料及其制备方法,该3D打印材料按照重量份数包括以下组分制成:ABS120~140份;光扩散剂2~8份;引发剂2~8份;交联剂10~20份;偶联剂10~20份;蛤壳粉10~30份;单质硫2~8份;麦饭石粉1~4份;核桃壳超微粉1~4份;柠檬烯1~6份;植物克生素4~20份;甜叶菊提取物2~8份;助剂0.2~0.4份。该设计从3D打印材料方面,极大拓展了以ABS为主要原料的3D打印材料的应用发展空间,意义显著;
但是,现有的3D打印材料成品大多为塑胶类产品,也具有了塑胶类产品的降解周期长的特性,且大多不具备抗菌效果,导致现有3D打印产品成本高、推广困难,不利于推广发展。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料及其制备方法。
本发明提出的一种具有抑菌功效的3D打印材料,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯45~52份、粘结剂6~13份、碳酸锂2~5份、分散剂2~4份、金属粉末22~25份、相容剂4~6份、树脂50~55份、交联剂4~8份、偶联剂1~4份、木质素磺酸钠6~9份、助剂5~7份、纳米碳化硅16~18份、抗氧剂2~4份。
优选的,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯47~50份、粘结剂7~11份、碳酸锂3~4份、分散剂2.6~3.4份、金属粉末23~24份、相容剂4.3~5.7份、树脂52~54份、交联剂5~7份、偶联剂2~3份、木质素磺酸钠7~8份、助剂5.6~6.4份、纳米碳化硅16.7~17.3份、抗氧剂2.3~3.7份。
优选的,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯48份、粘结剂9份、碳酸锂3.5份、分散剂3份、金属粉末23.5份、相容剂5份、树脂53份、交联剂6份、偶联剂2.5份、木质素磺酸钠7.5份、助剂6份、纳米碳化硅17份、抗氧剂3份。
优选的,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末。
优选的,所述的粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
优选的,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
本发明还提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低10~15摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
优选的,所述步骤S6中,最终混合物的烘干环境为15~30帕、75~90摄氏度。
优选的,所述步骤S6中,最终混合物的光照处理选用80000~120000勒克斯的紫外线。
本发明的有益效果是:通过在该3D打印材料的原料中加入聚丙交酯和氧化锌作为主要原料,并以碳酸锂和纳米碳化硅作为辅助材料,其中聚丙交酯是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,是一种新型的生物降解材料,更加环保,利于后期自然或人工降解,氧化锌和碳酸锂均具备良好的抗菌、抑菌效果,提高了该3D打印材料的抗菌效果;
通过向该3D打印材料的原料中加入由磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺构成的助剂,可有效增加胶层的柔韧性,提高胶层的冲击韧性,改善黏合剂的流动性,并从面改善胶层的弹性;
本发明设计制备的3D打印材料具备优良的抗菌抑菌效果,可将3D打印技术推广至医疗、食品、生活用品等领域,且更加环保、亲民,具有广阔的发展前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
一种具有抑菌功效的3D打印材料,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯45份、粘结剂6份、碳酸锂2份、分散剂2份、金属粉末22份、相容剂4份、树脂50份、交联剂4份、偶联剂1份、木质素磺酸钠6份、助剂5份、纳米碳化硅16份、抗氧剂2份。
本实施例中,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末,粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
本实施例中,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
本实施例还提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低10摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
本实施例中,在步骤S6中,最终混合物的烘干环境为15帕、75摄氏度,在步骤S6中,最终混合物的光照处理选用80000勒克斯的紫外线。
实施例二
一种具有抑菌功效的3D打印材料,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯47份、粘结剂7份、碳酸锂3份、分散剂2.6份、金属粉末23份、相容剂4.3份、树脂52份、交联剂5份、偶联剂2份、木质素磺酸钠7份、助剂5.6份、纳米碳化硅16.7份、抗氧剂2.3份。
本实施例中,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末,粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
本实施例中,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
本实施例还提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低10~15摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
本实施例中,在步骤S6中,最终混合物的烘干环境为20帕、80摄氏度,在步骤S6中,最终混合物的光照处理选用90000勒克斯的紫外线。
实施例三
一种具有抑菌功效的3D打印材料,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯48份、粘结剂9份、碳酸锂3.5份、分散剂3份、金属粉末23.5份、相容剂5份、树脂53份、交联剂6份、偶联剂2.5份、木质素磺酸钠7.5份、助剂6份、纳米碳化硅17份、抗氧剂3份。
本实施例中,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末,粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
本实施例中,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
本实施例还提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低15摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
本实施例中,在步骤S6中,最终混合物的烘干环境为20帕、85摄氏度,在步骤S6中,最终混合物的光照处理选用90000勒克斯的紫外线。
实施例四
一种具有抑菌功效的3D打印材料,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯50份、粘结剂11份、碳酸锂4份、分散剂3.4份、金属粉末24份、相容剂5.7份、树脂54份、交联剂7份、偶联剂3份、木质素磺酸钠8份、助剂6.4份、纳米碳化硅17.3份、抗氧剂3.7份。
本实施例中,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末,粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
本实施例中,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
本实施例还提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低15摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
本实施例中,在步骤S6中,最终混合物的烘干环境为30帕、85摄氏度,在步骤S6中,最终混合物的光照处理选用100000勒克斯的紫外线。
实施例五
一种具有抑菌功效的3D打印材料,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯52份、粘结剂13份、碳酸锂5份、分散剂4份、金属粉末25份、相容剂6份、树脂55份、交联剂8份、偶联剂4份、木质素磺酸钠9份、助剂7份、纳米碳化硅18份、抗氧剂4份。
本实施例中,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末,粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
本实施例中,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
本实施例还提出了一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低15摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
本实施例中,在步骤S6中,最终混合物的烘干环境为30帕、90摄氏度,在步骤S6中,最终混合物的光照处理选用120000勒克斯的紫外线。
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 (9)
1.一种具有抑菌功效的3D打印材料,其特征在于,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯45~52份、粘结剂6~13份、碳酸锂2~5份、分散剂2~4份、金属粉末22~25份、相容剂4~6份、树脂50~55份、交联剂4~8份、偶联剂1~4份、木质素磺酸钠6~9份、助剂5~7份、纳米碳化硅16~18份、抗氧剂2~4份。
2.根据权利要求1所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料,其特征在于,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯47~50份、粘结剂7~11份、碳酸锂3~4份、分散剂2.6~3.4份、金属粉末23~24份、相容剂4.3~5.7份、树脂52~54份、交联剂5~7份、偶联剂2~3份、木质素磺酸钠7~8份、助剂5.6~6.4份、纳米碳化硅16.7~17.3份、抗氧剂2.3~3.7份。
3.根据权利要求1所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料,其特征在于,所述3D打印材料由以下重量份的原料组成:聚丙交酯48份、粘结剂9份、碳酸锂3.5份、分散剂3份、金属粉末23.5份、相容剂5份、树脂53份、交联剂6份、偶联剂2.5份、木质素磺酸钠7.5份、助剂6份、纳米碳化硅17份、抗氧剂3份。
4.根据权利要求1所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料,其特征在于,所述的金属粉末为氧化锌粉末,且氧化锌粉末为纳米粉末。
5.根据权利要求1所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料,其特征在于,所述的粘结剂为氟硅酸钠、过硫酸钙、亚硫酸钾、硅酸钠的等质量混合物。
6.根据权利要求1所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料,其特征在于,所述的助剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二丁酯、低分聚酰胺的等质量混合物。
7.根据权利要求1~6任一所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:选取电子天平,并将依次称取以下各原料:聚丙交酯、粘结剂、碳酸锂、分散剂、金属粉末、相容剂、树脂、交联剂、偶联剂、木质素磺酸钠、助剂、纳米碳化硅、抗氧剂,备用;
步骤S2:将步骤S1中所述称取的聚丙交酯、碳酸锂、金属粉末和树脂投放到混合容器内进行高速打散混合,得到主料,备用;
步骤S3:将步骤S1中所述称取的分散剂、相容剂、交联剂和粘结剂依次并间隔投放到步骤S2中所述的主料中,进行高速打散混合,得到初步混合物,备用;
步骤S4:将步骤S3中所述的初步混合物投放到双螺杆挤出机中进行一次挤出动作,然后再与步骤S1中所述称取的纳米碳化硅、木质素磺酸钠再次投放到双螺杆挤出机中进行二次挤出动作,得到中间物;
步骤S5:待步骤S4中的中间物温度降低10~15摄氏度后,将步骤S1中所述称取的偶联剂、抗氧剂、助剂与降温后的中间物再次进行挤出处理,得到最终混合物,备用;
步骤S6:将步骤S5中所述的最终混合物铺平后进行低压烘干并光照处理,待其干燥后对其进行高速破碎和制粉处理,得到具有抑菌功效的3D打印材料。
8.根据权利要求7所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S6中,最终混合物的烘干环境为15~30帕、75~90摄氏度。
9.根据权利要求7所述的一种具有抑菌功效的3D打印材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S6中,最终混合物的光照处理选用80000~120000勒克斯的紫外线。
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2021
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