[发明专利]一种经戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子3D打印材料制备技术领域，具体涉及一种经戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制备方法。该方法首先采用合适浓度的戊二醛溶液改性原木粉，一定程度降低木粉的表面极性，有利于极性的木粉与非极性的PLA界面偶联。通过物料的两步高速预混、两次螺杆挤出共混和PLA‑g‑MAH接枝偶联反应增容，显著降低PLA树脂与木粉之间的界面张力，增强了PLA树脂与木粉两相间的界面相容性。同时润滑剂的加入破坏了PLA的结晶结构，可以进一步改善PLA/木粉复合材料的界面相容，使复合材料的加工流动性明显提高。因此，所采用的这些改性手段既可以保障木塑复合材料的优良3D打印性能，又能较大幅度提升材料的抗拉伸强度，有利于扩展木塑复合材料的使用范围。

技术领域

本发明属于高分子3D打印材料制备技术领域，具体涉及一种经戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制备方法。

背景技术

3D打印的基本原理是叠层制造，是一种以物体的数字化信息为基础，采用可粘合材料，通过逐层堆叠积累的方式构造三维实体的技术。材料是3D打印的重要物质基础，复合材料在性能上可取长补短，并可能产生协同效应，使其综合性能优于原组成材料。木塑复合材料(WPC)兼具木材和高分子材料特点，具有较好机械性能、抗腐蚀、有木材质感和成本低廉等优点，适用于熔融沉积成型(FDM)的3D打印方式。

可生物降解的聚乳酸(PLA)在3D打印材料中颇受重视，目前有关木粉改性PLA的资料文献还不是很多。若直接采用原木粉与PLA进行复合，由于木粉表面的大量极性基团与非极性的PLA基体的极性差异，木粉在PLA中分散不均匀，使得二者界面处联结效应较弱，由此而得的木塑复合线材的力学性能偏低，从而导致材料应用范围受限较严重，因此改善FDM木塑复合线材的力学性能是改性研究中最受重视的一环。开发既能确保良好打印性能，又可以较大幅度提升木塑线材的力学性能，进而制得具有较高强度的木塑3D打印线材，是实现其应用范围扩展并增大附加值的关键环节之一。

发明内容

为了弥补现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种经戊二醛改性的木塑3D打印材料的制备方法，制得的线材具有优良的3D打印性能及熔融加工稳定性，同时与同类市售材料相比，其抗拉伸强度也有较大程度的提高，尤其适于FDM法3D打印制备木塑构件。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法得到的木塑3D打印材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种经戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)按以下质量份数称量物料：

改性木粉 10～30份；

PLA树脂 60.5～84.5份；

MAH接枝偶联剂 2～6份；

润滑剂2～4份；

所述的改性木粉为自制的戊二醛化学改性木粉(GAW)，其制备方法为使用10-20wt.％的戊二醛在真空条件下浸渍木粉3-5小时；

(2)将改性木粉、PLA树脂、MAH接枝偶联剂和润滑剂分两步加入高速混合机进行预混合，得到预混合的物料；

(3)将步骤(2)所得的预混合的物料进行熔融挤出造粒，得到木塑复合颗粒物料；

(4)将干燥后的木塑复合颗粒物料加入单螺杆挤出机，拉丝成型得到木塑复合线材，即为所述的经戊二醛改性的木塑3D打印材料。

优选的，步骤(1)所述的木粉具体松木或杉木。

优选的，步骤(1)所述的润滑剂的成分甘油(C₃H₈O₃)。