[发明专利]一种聚乳酸3D打印线材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乳酸3D打印线材及其制备方法。

背景技术

聚乳酸（PLA）是由饱含淀粉质的玉米经过现代生物技术生产出无色透明的液体- 乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成颗粒状高分子材料。PLA 具有最良好的抗拉强度及延展度，可以用各种普通加工方式生产，例如：熔化挤出成型，注射成型，吹膜成型，发泡成型及真空成型等。另外，由于PLA具有良好的生物降解性，因此，PLA 塑料可被应用于 3D 打印材料中，但现阶段将PLA作为通用塑料特别是3D打印耗材基材大面积推广应用还受到一定的限制，这主要是由于聚乳酸的脆性严重，缺口冲击强度小于3KJ/m²，严重的限制了它的广泛应用。采用多组分共混改性的方法提高聚乳酸的韧性是目前的主要技术手段，但是各种相容性较差的组分的加入会影响聚乳酸挤出稳定性。因此如何使聚乳酸的韧性得到提高而又不影响其挤出稳定性是扩大聚乳酸在3D打印耗材中的应用中必须解决的问题。

本发明通过研究进一步发现，当聚乳酸3D打印线材的结构满足如下关系式：365℃≤Tx≤385℃ 且80℃≤Tm-Tg≤115℃时，该聚乳酸3D打印线材在拉线挤出速度为40Kg/h，挤出线材线径为1.75cm时，线材线径极差≤0.12cm，线材线径相对偏差<5%，从而展示出较好的线材挤出稳定性。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种聚乳酸3D打印线材，该聚乳酸3D打印线材具有明显

改善的挤出稳定性。

本发明的另一目的在于提供上述聚乳酸3D打印线材的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚乳酸3D打印线材，按重量份数计，包括如下组分:

（a）聚乳酸99.0～100份；

(b) 润滑剂 0～1.0份；

其中，该聚乳酸3D打印线材的结构满足如下关系式：

365℃≤Tx≤385℃ 且80℃≤Tm-Tg≤115℃,

其中，Tm为熔点，Tg为玻璃化转变温度，Tx为最大失重速率温度。

其中，熔点Tm的测试方法：DSC测试，样品先以10℃/min的升温速率从30℃升温到220℃，并在220℃保持3min以消除热历史，然后以10℃/min的速率降温至30℃，再以10℃/min的速率升温至220℃，得到样品的第二次熔融曲线，选取此曲线熔融峰值即为熔点；

玻璃化转变温度Tg的测试方法：在德国Netzsch公司的DSC204热分析仪上进行，用氮气保护，质量为5±1mg的样品先以10℃/min的升温速率从30℃升温到160℃，并在160℃保持3min，然后以20℃/min的速率降温至－110℃，再以10℃/min的速率升温至150℃。样品的玻璃化转变温度Tg取自第二次升温的曲线，以拐弯处的外延线与基线交点作为玻璃化转变温度Tg的值；

最大失重速率温度Tx的测试方法：采用NETZCH公司的TG209型热重分析仪，在氮气气氛下测定树脂的热失重曲线，DTG曲线的峰顶温度为最大失重速率温度Tx；选择升温速率为10℃/min。

Tm-Tg是指分子结构的熔点与玻璃化转变温度的差值，其实际反映的是聚乳酸3D打印线材的加工窗口宽窄及挤出稳定性，Tx是指最大失重速率温度，反映的是失重曲线下降段的转折点温度，影响Tx值和Tm-Tg的差值的因素有很多，比如原料单体结构或比例的不同，分子量和分子链序列结构的变化，加入润滑剂组分的影响及制备工艺过程（如工艺参数的不同等）等诸多因素，都会影响最终制备得到的聚乳酸3D打印线材的分子结构存在较大区别，从而导致其Tx值和Tm-Tg的差值存在明显差异。

本发明通过研究发现，当聚乳酸3D打印线材的结构满足如下关系式：365℃≤Tx≤385℃ 且80℃≤Tm-Tg≤115℃时，在拉线挤出速度为40Kg/h，挤出线材线径为1.75cm时，线材线径极差≤0.12cm，线材线径相对偏差<5%，从而展现出良好的挤出稳定性。

优选的，所述聚乳酸3D打印线材的结构满足如下关系式：

370℃≤Tx≤380℃ 且95℃≤Tm-Tg≤110℃,

更优选的，所述聚乳酸3D打印线材的结构满足如下关系式：

372℃≤Tx≤378℃ 且98℃≤Tm-Tg≤107℃,

其中，Tm为熔点，Tg为玻璃化转变温度，Tx为最大失重速率温度。