[發(fā)明專利]一種聚乳酸3D打印線材及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611007042.3
• 申請(qǐng)日: 2016-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN107841114A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊凱;袁志敏;蔡彤旻;黃險(xiǎn)波;曾祥斌;焦建;苑仁旭;鐘宇科;盧昌利;楊暉;麥開錦;董學(xué)騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金發(fā)科技股份有限公司;珠海萬通化工有限公司;天津金發(fā)新材料有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08L83/04;C08K5/20;B29C47/00;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州致信偉盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44253
• 代理人: 伍嘉陵,彭玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚乳酸3D打印線材及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸（PLA）是由飽含淀粉質(zhì)的玉米經(jīng)過現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)出無色透明的液體- 乳酸，再經(jīng)過特殊的聚合反應(yīng)過程生成顆粒狀高分子材料。PLA 具有最良好的抗拉強(qiáng)度及延展度，可以用各種普通加工方式生產(chǎn)，例如：熔化擠出成型，注射成型，吹膜成型，發(fā)泡成型及真空成型等。另外，由于PLA具有良好的生物降解性，因此，PLA 塑料可被應(yīng)用于 3D 打印材料中，但現(xiàn)階段將PLA作為通用塑料特別是3D打印耗材基材大面積推廣應(yīng)用還受到一定的限制，這主要是由于聚乳酸的脆性嚴(yán)重，缺口沖擊強(qiáng)度小于3KJ/m²，嚴(yán)重的限制了它的廣泛應(yīng)用。采用多組分共混改性的方法提高聚乳酸的韌性是目前的主要技術(shù)手段，但是各種相容性較差的組分的加入會(huì)影響聚乳酸擠出穩(wěn)定性。因此如何使聚乳酸的韌性得到提高而又不影響其擠出穩(wěn)定性是擴(kuò)大聚乳酸在3D打印耗材中的應(yīng)用中必須解決的問題。

本發(fā)明通過研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚乳酸3D打印線材的結(jié)構(gòu)滿足如下關(guān)系式：365℃≤Tx≤385℃ 且80℃≤Tm-Tg≤115℃時(shí)，該聚乳酸3D打印線材在拉線擠出速度為40Kg/h，擠出線材線徑為1.75cm時(shí)，線材線徑極差≤0.12cm，線材線徑相對(duì)偏差<5%，從而展示出較好的線材擠出穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的在于提供一種聚乳酸3D打印線材，該聚乳酸3D打印線材具有明顯

改善的擠出穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述聚乳酸3D打印線材的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種聚乳酸3D打印線材，按重量份數(shù)計(jì)，包括如下組分:

（a）聚乳酸99.0～100份；

(b) 潤滑劑 0～1.0份；

其中，該聚乳酸3D打印線材的結(jié)構(gòu)滿足如下關(guān)系式：

365℃≤Tx≤385℃ 且80℃≤Tm-Tg≤115℃,

其中，Tm為熔點(diǎn)，Tg為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Tx為最大失重速率溫度。

其中，熔點(diǎn)Tm的測(cè)試方法：DSC測(cè)試，樣品先以10℃/min的升溫速率從30℃升溫到220℃，并在220℃保持3min以消除熱歷史，然后以10℃/min的速率降溫至30℃，再以10℃/min的速率升溫至220℃，得到樣品的第二次熔融曲線，選取此曲線熔融峰值即為熔點(diǎn)；

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的測(cè)試方法：在德國Netzsch公司的DSC204熱分析儀上進(jìn)行，用氮?dú)獗Ｗo(hù)，質(zhì)量為5±1mg的樣品先以10℃/min的升溫速率從30℃升溫到160℃，并在160℃保持3min，然后以20℃/min的速率降溫至－110℃，再以10℃/min的速率升溫至150℃。樣品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg取自第二次升溫的曲線，以拐彎處的外延線與基線交點(diǎn)作為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的值；

最大失重速率溫度Tx的測(cè)試方法：采用NETZCH公司的TG209型熱重分析儀，在氮?dú)鈿夥障聹y(cè)定樹脂的熱失重曲線，DTG曲線的峰頂溫度為最大失重速率溫度Tx；選擇升溫速率為10℃/min。

Tm-Tg是指分子結(jié)構(gòu)的熔點(diǎn)與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的差值，其實(shí)際反映的是聚乳酸3D打印線材的加工窗口寬窄及擠出穩(wěn)定性，Tx是指最大失重速率溫度，反映的是失重曲線下降段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度，影響Tx值和Tm-Tg的差值的因素有很多，比如原料單體結(jié)構(gòu)或比例的不同，分子量和分子鏈序列結(jié)構(gòu)的變化，加入潤滑劑組分的影響及制備工藝過程（如工藝參數(shù)的不同等）等諸多因素，都會(huì)影響最終制備得到的聚乳酸3D打印線材的分子結(jié)構(gòu)存在較大區(qū)別，從而導(dǎo)致其Tx值和Tm-Tg的差值存在明顯差異。

本發(fā)明通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚乳酸3D打印線材的結(jié)構(gòu)滿足如下關(guān)系式：365℃≤Tx≤385℃ 且80℃≤Tm-Tg≤115℃時(shí)，在拉線擠出速度為40Kg/h，擠出線材線徑為1.75cm時(shí)，線材線徑極差≤0.12cm，線材線徑相對(duì)偏差<5%，從而展現(xiàn)出良好的擠出穩(wěn)定性。

優(yōu)選的，所述聚乳酸3D打印線材的結(jié)構(gòu)滿足如下關(guān)系式：

370℃≤Tx≤380℃ 且95℃≤Tm-Tg≤110℃,

更優(yōu)選的，所述聚乳酸3D打印線材的結(jié)構(gòu)滿足如下關(guān)系式：

372℃≤Tx≤378℃ 且98℃≤Tm-Tg≤107℃,

其中，Tm為熔點(diǎn)，Tg為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Tx為最大失重速率溫度。