[發(fā)明專(zhuān)利]一種3D打印木塑復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410198921.3
• 申請(qǐng)日: 2014-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103937278A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷正福;晏偉;許向東
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇錦禾高新科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L97/02
• 分類(lèi)號(hào): C08L97/02;C08L23/12;C08K13/02;C08K3/26;C08K3/34;B29B9/06;B29C47/92
• 代理公司: 常州市夏成專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32233
• 代理人: 沈毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印材料制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用植物纖維與聚烯烴塑料制備的木塑復(fù)合3D打印材料及制備方法。

背景技術(shù)

3D打印又稱(chēng)為快速成型技術(shù)，也稱(chēng)為增材制造技術(shù)，是一種不需要傳統(tǒng)刀具、夾具和機(jī)床，而是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，使用金屬粉末或塑料等具有黏合性的材料逐層打印來(lái)制造任意形狀物品的技術(shù)。3D打印機(jī)可以制造的物品很多，如飛機(jī)、手槍?zhuān)偃缡澄铩⑷梭w器官、兒童玩具等。3D打印技術(shù)是最近20年來(lái)世界制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。是機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)的集成。3D打印最難最核心的技術(shù)是打印材料的開(kāi)發(fā)。因此開(kāi)發(fā)更為多樣多功能的3D打印材料成為未來(lái)研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)與關(guān)鍵。本發(fā)明的3D打印材料是一種新材料，兼具木材和塑料的性能，為3D打印提供了更多的材料方面的選擇。

熔融擠壓堆積成型（FDM）技術(shù)是3D打印常用的一種技術(shù)，此技術(shù)利用熱塑性聚合物在熔融狀態(tài)下，從打印噴頭擠出，然后凝固成輪廓薄層，再一層一層的疊加而成。目前，市場(chǎng)上該技術(shù)常用的聚合物材料為聚乳酸（PLA），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），尼龍（PA），聚苯砜（PPSF）和聚碳酸酯（PC）等。FDM要求材料具有較低的冷凝收縮率、較陡的粘溫曲線(xiàn)和較高的強(qiáng)度、剛度、熱穩(wěn)定性等。

聚丙烯具有無(wú)毒、無(wú)味，力學(xué)性能好，易加工，耐腐蝕，熔融溫度較低，流動(dòng)性好，冷卻速度快，透明易染色等優(yōu)點(diǎn)都符合3D打印技術(shù)對(duì)聚合物材料的要求，且聚丙烯原料來(lái)源廣、價(jià)格低；植物纖維/聚丙烯復(fù)合材料使得其兼具木材和塑料的雙重特性，植物纖維的加入進(jìn)一步降低了聚丙烯的冷凝收縮率，且打印出來(lái)的物品具有木質(zhì)感，更具親近感。

目前植物纖維/聚丙烯復(fù)合材料作為3D打印材料的文獻(xiàn)很少。

中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為102276920A公開(kāi)了一種聚丙烯復(fù)合材料，采用玻璃纖維、增韌劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、成核劑對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性，改性后的聚丙烯復(fù)合材料的械強(qiáng)度較高且抗蠕變性能較好。但其對(duì)聚丙烯復(fù)合材料的親和性和熱變形溫度改性少，不能很好地滿(mǎn)足打印需求。

中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為101781472A公開(kāi)了一種植物纖維復(fù)合材料的制程，其添加偶合劑成混合材料，以高馬力混練機(jī)將混合材料均勻混合，添加滑劑以混合成膠粒并制出復(fù)合材料成品其采用，改性后的材料有重量減輕、不易熱變形、熱收縮力小的特性。但其親和性并不高，不能很好地滿(mǎn)足3D打印需求。

單一的性能提升并不能滿(mǎn)足3D打印技術(shù)對(duì)植物纖維/聚丙烯復(fù)合材料的性能需求，急需一種新的植物纖維/聚丙烯復(fù)合材料在3D打印技術(shù)中廣泛地應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

目前3D打印材料多使用純塑料，塑料感強(qiáng)，親和性差，本發(fā)明提出了一種3D打印植物纖維/聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，使得打印出來(lái)的物品具有木質(zhì)親近感。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種3D打印木塑復(fù)合材料，其組分按重量份計(jì)為：

植物纖維??????100～150份，

聚烯烴塑料????125～175份，

礦物填料????????20～30份，

偶聯(lián)劑????????????1～5份，

分散劑??????????10～15份，

潤(rùn)滑劑???????????5～10份，

增韌劑??????????15～20份，

其中所述植物纖維選用600目～800目的楊木纖維、松木纖維、稻殼、農(nóng)作物秸稈的一種；所述聚烯烴塑料選用拉絲級(jí)聚丙烯；所述加工助劑中的偶聯(lián)劑選用鈦酸酯、鋁酸酯、硅烷偶聯(lián)劑的一種；潤(rùn)滑劑選用石蠟、PP蠟、PE蠟的一種；分散劑選用EBS；增韌劑選用POE、EDPM的一種；所述礦物填料選用輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉的一種。

本發(fā)明制備3D打印木塑復(fù)合材料的具體實(shí)施步驟如下，

步驟1：將植物纖維粉碎至600目～800目，烘干備用；將聚烯烴塑料烘干備用，各原料含水率小于3%；

步驟2：按照重量份稱(chēng)量植物纖維為100～150份，聚烯烴塑料為125～175份，礦物填料20～30份，偶聯(lián)劑1～5份，分散劑10～15份，潤(rùn)滑劑5～10份，增韌劑15～20；