[发明专利]一种多色3D打印耗材制备工艺

说明书

本发明公开的属于3D打印技术领域，具体为一种多色3D打印耗材制备工艺，包括聚乳酸回料处理、原料准备、干燥混合、混合搅拌、熔融纺丝、螺杆挤出造粒多个步骤，本发明通过对PLA废料中的乳酸进行提取，再将提取出的纯乳酸与色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、PLA颗粒、SiC粉体进行混合生产得到成品，达到了环保、重复利用的目的，同时降低了耗材的成本，本发明中加入了SiC粉体，具有良好的力学性能、导热性能且在PLA基体中相容性、分散性和基体结合性好，能够提高纯乳酸与PLA颗粒的力学性能和基体结合性，同时通过熔融纺丝的工艺生产出的成品具有良好的机械性能。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种多色3D打印耗材制备工艺。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，又称增材制造[1]，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印耗材的材料可以说是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展也决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。

常见的3D打印耗材包括ABS/PLA，现有的PLA生产工艺受到一定的限制，无法对PLA废料进行回收利用，从而导致PLA价格昂贵，使得3D打印耗材价格久居不下，提高了3D打印技术研究的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多色3D打印耗材制备工艺，以解决上述背景技术中提出的无法对PLA废料进行回收利用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多色3D打印耗材制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：从注满陶瓷片的反应器顶端，向反应器内加入三氯甲烷、聚乳酸回料与硫酸，从反应器下端通入甲醇蒸汽，将馏出的水、甲醇和酯的混合物引入分馏塔，水与和酯的共沸混合物导入水解器中，通入水蒸汽进行水解,即可得到纯乳酸的水溶液，通入甲醇蒸汽与乳酸反应,得到乳酸甲酯；

步骤2：从发酵乳酸铵开始,酯化形成乳酸酯,然后脱氢酯化生成丙烯酸，反应完毕,进行分馏和水解,得到纯乳酸；

步骤3：原料准备：选取生产所需的色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、PLA颗粒、SiC粉体与步骤2中的纯乳酸，用于对打印耗材进行制备；

步骤4：干燥混合：取SiC粉体，先将SiC粉体放置在干燥箱干燥30-60min，然后将偶联剂与干燥后的SiC粉体放入电动搅拌器中混合均匀，得到混合物A，最后将混合物A放置在干燥箱干燥60-80min；

步骤5：将PLA颗粒、色母粒和混合物A分别放置在干燥箱干燥4-6h，温度设定为60-80℃，而后将PLA颗粒、色母粒、表面活性剂、偶联剂、增塑剂、增韧剂、阻燃剂、热稳定剂、混合物A与纯乳酸进行混合后高温熔融得到混合物B，同时将热熔后的混合物B放入电动搅拌器中搅拌均匀，冷却至30-55℃后得到混合物B；

步骤6：将混合物B放入熔融纺丝设备的螺杆挤压机，进行熔融纺丝，混合物B经过熔融纺丝工艺制成长度为10-20mm、直径为60-100μm的复合短纤维备用；

步骤7：将步骤6所得复合短纤维投入双螺杆挤出机中，在240-250℃条件下挤出造粒，即得成品。