[发明专利]一种高韧性3D打印用木塑复合材料

说明书

技术领域

本发明属于3D打印用材料制备技术领域，具体涉及一种高韧性3D打印用木塑复合材料。

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打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。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。本发明的3D打印材料是一种新材料，兼具木材和塑料的性能，为3D打印提供了更多的材料方面的选择。

聚丙烯具有无毒、无味，力学性能好，易加工，耐腐蚀，熔融温度较低，流动性好，冷却速度快，透明易染色等优点都符合3D打印技术对聚合物材料的要求，且聚丙烯原料来源广、价格低 ；植物纤维/聚丙烯复合材料使得其兼具木材和塑料的双重特性，植物纤维的加入进一步降低了聚丙烯的冷凝收缩率，且打印出来的物品具有木质感，更具亲近感。

目前植物纤维/聚丙烯复合材料作为3D打印材料的文献很少。

中国专利公开号为102276920A公开了一种聚丙烯复合材料，采用玻璃纤维、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂对聚丙烯进行改性，改性后的聚丙烯复合材料的械强度较高且抗蠕变性能较好。但其对聚丙烯复合材料的亲和性和热变形温度改性少，不能很好地满足打印需求。

中国专利公开号为101781472A公开了一种植物纤维复合材料的制程，其添加偶合剂成混合材料，以高马力混练机将混合材料均匀混合，添加滑剂以混合成胶粒并制出复合材料成品其采用，改性后的材料有重量减轻、不易热变形、热收缩力小的特性。但其亲和性并不高，不能很好地满足3D打印需求。

单一的性能提升并不能满足3D打印技术对植物纤维/聚丙烯复合材料的性能需求，急需一种新的植物纤维/聚丙烯复合材料在3D打印技术中广泛地应用。

发明内容

本发明提供一种高韧性3D打印用木塑复合材料，以解决现有复合材料亲和性和热变形温度改性低等问题。本发明制成的材料具有很好的韧性、冲击强度，通过3D打印技术打印出来的产品高质量、高抗冲、高强度，具有广阔的市场前景。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高韧性3D打印用木塑复合材料，以重量份为单位，包括以下原料：植物纤维粉末98-136份、聚烯烃塑料粉末116-150份、聚乳酸40-55份、三聚磷酸钠26-34份、二丙二醇甲醚醋酸酯28-32份、特定合成剂15-24份、淀粉合成剂9-15份；

所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂16-22份、发生剂13-19份、偶联剂a 12-14份、相容剂13-17份、增塑剂11-13份、抗氧化剂8-15份、聚凝剂7-10份、终止剂3-6份；

所述植物纤维为松木纤维；

所述调节剂为ACR；

所述发生剂为气溶胶发生剂；

所述偶联剂a为铝酸酯偶联剂；

所述相容剂为丙烯酸型相容剂；

所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯；

所述抗氧化剂为抗氧化剂T501；

所述聚凝剂为聚合氯化铝；

所述终止剂为木焦油；

所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：淀粉90-150份、环氧丙烯酸酯12-18份、N，N-二甲基乙酰胺9-15份、环氧氯丁烷3-6份、尿素1.8-3.8份、糊化剂1.2-2.4份、偶联剂b 0.3-0.7份、引发剂 0.2-0.3份、催化剂0.1-0.2份、稳定剂0.2-0.4份、消泡剂0.4-0.8份、增塑剂 0.5-0.9份、增韧剂0.3-0.6份、增粘剂0.3-0.5份、耐水剂0.2-0.4份、抗菌剂0.2-0.3份；

所述偶联剂b为2，5-二甲基-2，5-双( 苯甲酰过氧)-己烷；

所述引发剂为偶氮二异丁酸（丙烯酸乙二醇）酯；

所述催化剂为铂催化剂；

所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯；

所述的高韧性3D打印用木塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将选用的植物纤维粉碎，过80-120目筛子，制得粉末，所述粉末在88-95℃下干燥2-2.8h，控制水分含量在0.05％以下，制得初级原材料植物纤维粉末；