[发明专利]一种用于热熔型3D打印的聚乳酸复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种用于热熔型3D打印的聚乳酸复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，快速成型技术得到了长足的发展，其中三维(3D)打印技术日益成熟并产业化，在生物工程、航空航天、建筑、设计等领域逐渐推广应用。3D打印有几种，最简单也是最低成本的是塑料热熔沉积打印成型，使用塑料丝条，在型腔和喷头处加热，快速将塑料熔融成液体，然后一层一层地打印3D制品。使用较多的塑料品种有ABS、尼龙、聚乳酸等。

聚乳酸是由乳酸聚合的、可完全生物降解的塑料，是完全的绿色生态生物塑料，不消耗化石能源，在医药、医疗、组织工程等领域得到了应用。但聚乳酸本身韧性较差，结晶速度较慢，耐热性较低，限制了其在一些领域的应用，因而常需要进行改性和复合。随着塑料工业的迅猛发展，高分子材料的改性和复合技术也日益成熟，开发了多种聚乳酸的改性和复合材料，但现有技术中缺乏适用于3D打印的高韧性聚乳酸复合材料，因此急需进行开发和产业化。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于热熔型3D打印的聚乳酸复合材料的制备方法，所制备的复合材料具有高流动性、快速结晶性和高韧性，且具有收缩率低、打印精度高的特点，适用于熔融沉积3D打印快速成型。

一种用于热熔型3D打印的聚乳酸复合材料的制备方法，所述方法包括：

将设定的原材料按配方比例加入到高速混合机中进行混合；其中，所述原材料中各组分的质量百分比范围为：45～75％的聚乳酸；10～40％的聚乙烯；5～10％的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物EVA；1～5％的相容剂；0.3～0.6％的抗氧剂；1～5％的增韧剂；0.5～2％的润滑剂；0.1～1％的成核剂以及0.5～2％的增塑剂；

将混合物加入到螺杆挤出机中进行熔融混炼，并水槽冷却；

将冷却后的复合材料拉成直径Φ1.75mm±0.2mm的丝条，供熔融沉积3D打印机的使用。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，按照上述方法所制备的复合材料具有高流动性、快速结晶性和高韧性，且具有收缩率低、打印精度高的特点，适用于熔融沉积3D打印快速成型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供用于热熔型3D打印的聚乳酸复合材料的制备方法流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的双螺杆挤出机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例所述制备方法将量大易得、低成本的聚乙烯与聚乳酸共混，再添加相容剂、成核剂、润滑剂制备出了具有高韧性的聚乳酸复合材料，适于3D快速成型，其缺口冲击强度可达80kJ/m²，扩展了聚乳酸的应用领域。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供用于热熔型3D打印的聚乳酸复合材料的制备方法流程示意图，所述方法包括：

步骤11：将设定的原材料按配方比例加入到高速混合机中进行混合；

在该步骤中，具体可将原材料在高速混合机中高速混合1分钟。且原材料中各组分的质量百分比范围为：45～75％的聚乳酸；10～40％的聚乙烯；5～10％的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物EVA；1～5％的相容剂；0.3～0.6％的抗氧剂；1～5％的增韧剂；0.5～2％的润滑剂；0.1～1％的成核剂以及0.5～2％的增塑剂。具体在选用时，各组分的质量百分比总和为100％。

具体实现中，所采用的聚乳酸可以为高分子量聚乳酸PLLA，其熔体流动指数MI在5～40g/10min(190℃，2.16kgf)之间，优选10～20g/10min。这里聚乳酸分子量太高，熔融黏度大，喷头滴落慢，影响打印速度；聚乳酸分子量太低，制品力学性能不好。