[發明專利]回收利用廢棄高密度聚乙烯塑料制備3D打印材料的方法

有效

• 申請號: 201510084528.6
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104629152B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 劉斌;劉致平;段戈揚;劉江博聞;蔣旻
• 申請（專利權）人: 康碩電氣集團有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L97/02;C08K13/02;C08K3/34;D06M11/38;B29B9/06;B29C47/92;D06M101/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 黃潔菡

技術領域

本發明涉及3D打印材料的制備方法，特別是一種回收利用廢棄高密度聚乙烯塑料制備3D打印材料的方法。

背景技術

3D打印又被稱作“快速成型技術”，它通過一層一層鋪疊打印材料方式來實現三維物體的制造。3D打印技術源自于100多年前的照相雕塑和地貌成型技術，上世紀80年代形成雛形，隨著近30年的發展，3D打印技術突飛猛進。目前主流3D打印技術主要有熔融沉積快速成型，光固化成型、粉末粘結成型等幾種。隨著3D打印技術的不斷進步和成熟，它在航空航天、生物醫藥、建筑等領域的應用逐步拓寬，其方便快捷、能夠提高材料利用率等優勢不斷顯現，與傳統制造的結合也更加緊密，不斷推動傳統制造業的轉型升級。

現階段制約3D打印技術發展的因素主要有兩個：打印材料和設備。3D打印技術本身并不復雜，但可用的耗材是個難點。普通打印機的耗材是墨水和紙張，但3D打印機的耗材主要是膠水和高分子材料，而且必須經過特殊處理，對材料的固化反應速度等也要求很高，不同的3D打印技術也對成型材料有不同的要求。現代的3D打印技術多使用ABS樹脂、人造橡膠、塑料、沙子、鑄蠟和聚酯熱塑性塑料等，這些材料多為粉末或者粘稠的液體，從價格上看，便宜的幾百塊1kg，最貴的1kg甚至達到4萬元左右，所以當前3D打印材料的成本是制約3D打印技術進一步發展的一大因素。

高密度聚乙烯塑料(HDPE)是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。高密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點約為130℃，相對密度為0.941～0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學穩定性好，還具有較高的剛性和韌性，機械強度好。HDPE塑料制品的生產工藝有中空吹塑、注塑和擠出等；其產品形式包括了各種容器、網、打包帶、電纜覆層、管材、異型材、片材等。

CN103980593A涉及一種改性高密度聚乙烯3D打印成型材料及其制備方法，該方法使用經過硝酸活化的碳納米管，并添加滑石、碳酸鈣將高密度聚乙烯改性，增強高密度聚乙烯的拉伸強度和沖擊韌性，擴大其應用領域，使高密度聚乙烯材料更加符合3D打印材料的特點。該方法使用高速混合機將各種添加劑和高密度聚乙烯進行混合，再進行擠壓造粒。其缺點在各添加劑與高密度聚乙烯并未充分混合和接觸，添加劑的改性作用發揮不夠充分，同時但納米管的價格比較貴，導致總成本較高。

發明內容

本發明提供了一種回收利用廢棄高密度聚乙烯塑料制備3D打印材料的方法，該方法通過對回收廢棄的高密度聚乙烯塑料進行粉碎、改性處理后得到符合3D打印的材料，并且降低3D打印材料的成本。

本發明回收利用廢棄高密度聚乙烯塑料制備3D打印材料的方法，包括如下操作步驟：

(1)按重量份配比準備以下的原料：廢棄高密度聚乙烯100份，麻纖維10-40份，木素磺酸鈣10-30份，硅酸鈣10-30份，偶聯劑0.8-1.4份，相容劑10份，增塑劑20-30份：

(2)低溫粉碎

將上述原料混合置入液氨低溫粉碎機中粉碎，粉碎溫度-120～-140℃，粉碎時間1-2h，粉碎至細度達到40-60目；

(3)擠壓造粒

將步驟(2)得到的混合物粉末使用雙螺桿擠壓成型機擠壓造粒，機頭溫度110-130℃，螺桿轉速90-120r/min，經擠壓造粒得到符合3D打印的材料。

所述廢棄高密度聚乙烯的預處理是：使用硬塑料破碎機對廢棄HDPE塑料進行初步粉碎，隨后利用間歇式攪拌塑料清洗機將破碎過的廢棄HDPE進行徹底清洗，去除表面的污物，自然風干備用。

所述麻纖維的預處理是：將麻纖維撕碎，浸入濃度為18％的NaOH溶液(100g溶液中含有18g?NaOH)中浸泡，溫度20℃，反應時間2h，隨后使用去離子水充分清洗，濾出大部分水分后，冷凍干燥至恒重備用。

所述麻纖維為大麻纖維，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑KH-570或KH-550，所述相容劑為馬來酸酐相容劑，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二甲酯。

所述廢棄HDPE塑料為廢棄牛奶瓶，藥瓶，洗發水以及沐浴露瓶等。

本發明使用廢棄HDPE塑料為原料，成本低廉。原料使用低溫粉碎，可以減輕粉碎中HDPE的性能損失，同時可以更加徹底的粉碎，得到的粉末粒度更小，很大程度上增加了微粉的比表面積，使其吸附性得到增強，利于各種添加劑和HDPE得到充分和均勻的混合，經過擠壓造粒后得到的產物，其韌性、拉伸強度和沖擊強度得到增強，使其性能可以滿足3D打印的要求。

附圖說明

圖1是本發明方法的工藝流程圖。

具體實施方式