[发明专利]一种采用聚乳酸回收料制备的3D打印线材及制备方法

说明书

本发明属于高分子3D打印线材制备领域，公开了一种采用聚乳酸回收料制备的3D打印线材及制备方法。本发明基于聚乳酸回收料经过几次高温挤出过程之后会发生降解，导致所制备的3D打印线材脆性大、拉伸性能不高、表面不光滑和线径粗细不均，且由此材料打印出的3D模型变形严重、层间凹痕明显和表面光泽度低的缺点，在聚乳酸回收料中加入扩链剂、扩链促进剂、流动剂和增韧剂等功能助剂，制备的线材直径稳定，表面光滑，采用FDM方法打印时，材料挤出稳定，制得的3D打印器件表面光滑平整，无变形。

技术领域

本发明属于高分子3D打印线材制备领域，特别涉及一种采用聚乳酸回收料制备的3D打印线材及制备方法。

背景技术

聚乳酸PLA作为一种可降解的高分子材料，因其良好的加工性能、尺寸稳定性和着色染色性能被广泛地应用于制备3D打印线材。但目前PLA打印线材的保质期一般比较短，真空包装后线材的一般为3～6个月，暴露在空气中放置为1～2个月，超过保质期的PLA打印线材在打印过程中受到打印机进料驱动力的拉拽容易断裂，导致打印线材供给中断和3D打印停止。若此类线材就此报废，不能二次使用，将会产生比较多的浪费，不利于资源充分利用。

但PLA线材是一种容易降解的材料，经过几次高温挤出之后，有较多的PLA材料会发生降解，流动性能不稳定，导致线材在挤出制备过程中难以拉成直径稳定的圆形线材，所制备的线材呈现表观不光滑、有凸起或凹痕缺陷、线径粗细超过可控范围；由此线材经3D打印(熔融沉积法,FDM)制成的打印件出现明显地层间凹痕，在直角、尖角处甚至出现变形的情况，严重影响了3D打印器件的质量和美观。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种采用聚乳酸回收料制备的3D打印线材。

本发明另一目的在于提供上述采用聚乳酸回收料制备的3D打印线材的制备方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种采用聚乳酸回收料制备的3D打印线材，由以下质量份的组分组成：

所述聚乳酸回收料为经过温度设置为170～225℃的单螺杆或双螺杆挤出机挤出且在干燥条件下贮存超过保质期0～18个月的线材或距生产时间为0～24月的直径未达到要求的线材，或者上述线材切成的粒料。

所述的扩链剂为含环氧基的低粘度化合物，优选为新戊二醇二缩水甘油醚、环己烷二甲醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、甘油三丙氧基三缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、三缩水甘油基对氨基苯酚、蓖麻油三缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、1,2-环己烷二甲酸二缩水甘油酯中的一种或两种。

回收料经高温挤出后发生热降解，降低聚乳酸材料的分子量，通过具有较低黏度的低分子量扩链剂在挤出过程中与PLA分子发生扩链反应形成较大分子量的聚合物，补偿聚乳酸热降解引起分子量的降低，可降低聚乳酸热降解对线材性能的影响。在高速搅拌的过程中具有较低黏度的低分子量的扩链剂能较好地被回收料吸收，提高扩链剂与聚乳酸分子的接触位点，提高扩链反应程度，避免高分子量的扩链剂与PLA分子产生相界面分离、降低扩链反应程度的现象。另外，在工艺方面也有明显地优势，一方面克服了因表面过于湿润、导致聚乳酸粒料粘接在一起影响粒料均匀进入挤出机的缺陷；另一方面能避免使用常规扩散油，以提高线材3D打印机的光泽度。

优选地，所述扩链剂促进剂为二甲基咪唑、二甲基苄胺、水杨醛、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种；所述的扩链剂促进剂可提高聚乳酸回收料扩链效果，同时使扩链促进剂能较好地与扩链剂配成混合液体，方便加入到高速搅拌的回收料中。