[发明专利]一种3D打印用PLA/TPU复合材料

说明书

本发明公开了一种可生物降解的3D打印用PLA/TPU材料，包括如下重量份的组分：PLA 40‑60份,聚氨酯（TPU）15‑30份，热塑性淀粉5～20%，交联剂1‑5份，无机填料2‑10份，稳定剂0.5‑1份；本发明针对性的选用TPU对PLA进行改性处理，使得PLA改性材料表现出了优异的韧性。该材料在拓宽了3D打印材料种类的同时，使得可降解类3D打印材料表现出了更优的力学性能。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别是涉及一种生物降解的3D打印改性PLA材料。

背景技术

3D打印技术的发展对3D打印材料提出了新的要求，以熔融挤出成型技术为例，需要综合考虑塑料熔丝尺寸和成型性能对喷头温度进行设计，若要打印大型中空制件，则必须考虑如何将中心的填充材料与表层材料分离，还必须考虑两者在分离前具有良好的粘结性，避免表层材料塌陷。

聚乳酸（PLA）的优点是具有无毒，无刺鼻性气味，熔融温度较低，可降解无污染，冷却收缩率小，透明容易染色等，这些特性均符合3D打印技术对聚合物材料的要求；但聚乳酸也存在结晶度较小、分子链中酯键键能小，容易断裂的因素造成聚乳酸的热变形温度低、冲击强度低、韧性不好等缺陷，这导致由聚乳酸打印出来的产品应用范围受到很大的限制。

TPU 是一种介于一般橡胶和塑料之间的特殊的弹性合成材料，由多异氰酸酯、低分子多元醇制备而成。它既具有橡胶的高弹性，又具有热塑性塑料的热塑加工性，同时也具有高模量、高强度、高伸长率、高弹性以及优良的耐磨、耐油、耐低温、耐老化等性能被广泛应用于塑料的增韧改性。热塑性聚氨酯弹性体集韧性、耐用性、灵活性、生物相容性和生物稳定性等优点于一体，能广泛用作药物控制释放等医用材料，因此采用聚氨酯增韧聚乳酸是改善聚乳酸脆性的很好的办法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可3D打印的PLA/TPU复合材料及其制备方法。利用PLA与TPU,小分子交联剂，稳定剂及其它组分按不同配比进行熔融共混，以实现交联，增韧及增强等改性，最后得到可用于3D打印的PLA/TPU复合材料材料。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

（1）一种可3D打印用的PLA/TPU复合材料，由下述重量份的组分组成：PLA 40-60份,聚氨酯（TPU）15-30份，热塑性淀粉5～20%，交联剂1-5份，无机填料2-10份，稳定剂0.5-1份。

（2）所述交联剂选自过氧化苯甲酰、四烃基丙烯酸丁酯中的一种；所述无机填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管、石墨、石墨烯一种或多种；所述热稳定剂为亚磷酸酯类、钙锌稳定剂中的一种或几种。

本发明的优点在于：

（1）本发明的PLA/TPU复合材料具有很好的韧性，通过3D打印技术打印出来的产品尺寸稳定。

（2）PLA/TPU材料利用聚氨酯特殊的弹性性能，来改善聚乳酸弹性较差的缺点；降低聚乳酸的玻璃化转变温度，改善其机械性能。

具体实施方式

本发明所阐述的是一种可3D打印用的PLA/TPU复合材料，以下通过具体实施例进一步进行说明，但本发明不仅限于以下实施例。

实施例一

(1) 一种3D打印PLA/TPU复合材料，包括如下重量份的组分：PLA 60份，TPU 20份，热塑性淀粉10份，交联剂5份，无机填料5份，稳定剂1.0份。

(2) 本发明中，所述的交联剂是指那些能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质，具体而言是那些促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成的物质。本发明可选的交联剂包括但不限于：过氧化苯甲酰和四烃基丙烯酸丁酯中的一种。