[发明专利]一种高强韧型3D打印材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种高强韧型聚乳酸3D打印材料及其制备方法，高强韧型聚乳酸3D打印材料包括下列重量份物质组成，55～80份聚乳酸树脂、10～15份增韧纤维、6～8份聚乙二醇和3～5份聚丁二酸丁二醇酯；所述增韧纤维包括按质量比1：3～5混合的碳纤维和弹性体纤维混合物。本发明实施例的高强韧型聚乳酸3D打印材料，通过弹性体纤维与碳纤维形成优异的缠结结构，该缠结结构有效分散在聚乳酸3D打印材料内部，形成良好的锚固结构，在受力发生裂隙的过程中，通过弹性体纤维作为骨架，阻止裂缝的进一步生长，提高了材料的韧性强度和力学性能。通过本申请的制备方法制备的高强韧型聚乳酸3D打印材料力学性能优异，稳定性高。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，尤其涉及一种高强韧型聚乳酸3D打印材料及其制备方法。

背景技术

三维快速成型打印简称3D打印，又被称作增材制造，是指将需要产品的三维模型文件通过3D打印设备进行分层离散处理，通过材料熔融、激光照射等方法将某些特定的材料精确逐层叠加堆积，迅速制造成所需产品的技术。根据增材制造的成型方法，可将其分为熔融沉积制造、选择性激光烧结、光固化成型、叠层实体制造和三维印刷成型等。

聚乳酸是可再生的植物资源(比如玉米、马铃薯)中提取的淀粉为原料，经生物发酵得到乳酸，再经聚合而得。聚乳酸在自然界和生物体中均可以转化成二氧化碳和水，是真正环保的新型生物降解材料。聚乳酸因其独特的性质(良好的光泽性和透明度、抗拉强度及延展度等)，在增材制造方面，受到了国内外研究人员的广泛关注。但是聚乳酸3D打印材料具有脆性，抗冲击能力较差的缺陷，在增材制备过程中，在高温环境下的尺寸稳定性差，使聚乳酸3D打印材料难以朝多功能化方向发展。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明提供一种高强韧型聚乳酸3D打印材料，该高强韧型聚乳酸3D打印材料的韧性性能优异，尺寸稳定性高。

本发明还提供一种高强韧型聚乳酸3D打印材料的制备方法，该制备方法简单，经该方法制备的3D打印材料力学性能优异，稳定性高。

根据本发明第一方面实施例的高强韧型聚乳酸3D打印材料，按重量份计，包括以下组分：55～80份聚乳酸树脂、10～15份增韧纤维、6～8份聚乙二醇和3～5份聚丁二酸丁二醇酯；所述增韧纤维包括按质量比1：3～5混合的碳纤维和弹性体纤维的混合物。

根据本发明实施例的高强韧型聚乳酸3D打印材料，选用碳纤维和弹性体纤维混合物为增韧材料，并对聚乳酸颗粒进行增韧处理。在传统碳纤维或无机纤维的方案中，由于纤维刚性由于韧性不足，其纤维的添加虽然能在一定程度上改善聚乳酸3D打印材料的力学强度，但是其韧性性能的补充不足，还是会出现韧性较差发生材料崩坏的问题，所以本申请采用弹性体纤维和碳纤维共混的技术方案，通过弹性体纤维与碳纤维形成优异的缠结结构，该缠结结构有效分散在聚乳酸3D打印材料内部，形成良好的锚固结构，在受力发生裂隙的过程中，通过弹性体纤维作为骨架，阻止裂缝的进一步生长，从而提高了材料的韧性强度和力学性。

根据本发明实施例的高强韧型聚乳酸3D打印材料还可以具有以下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述弹性体纤维包括乙烯-醋酸乙烯共聚物或丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物。

根据本发明的一个实施例，所述增韧纤维还包括与所述碳纤维等质量的醋酸纤维素。

根据本发明的一个实施例，所述醋酸纤维素为经增塑改性制备的增韧型醋酸纤维素。

根据本发明的一个实施例，所述增韧型醋酸纤维素采用以下方案制成：(1)取所述醋酸纤维素并将其置于烘箱中干燥处理，调节干燥温度为85～95℃，干燥6～8h，收集干燥醋酸纤维素；(2)按质量比1：6～8，将所述干燥醋酸纤维添加至增塑剂中，在55～65℃下保温处理8～10h，自然干燥并洗涤处理，得所述增韧型醋酸纤维素。