[發(fā)明專利]一種納米微晶纖維素增強的3D打印材料的制備方法

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• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN108219404A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 盧秀萍
• 申請（專利權）人: 天津青創(chuàng)眾聯新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L1/04;B33Y70/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種納米微晶纖維素增強的3D打印材料的制備方法，將針葉木纖維素與濃硫酸按一定的比例混合，經超聲和高速離心后，加入氧化鋅后，經過高壓均質處理，可得到納米微晶纖維素?水分散液，同時制備10％的聚乳酸?三氯甲烷溶液，室溫下，借助機械攪拌將納米微晶纖維素?水分散液按不同比例滴加于聚乳酸?三氯甲烷溶液中，形成均勻分散態(tài)后進行真空脫氣、消泡后，將納米微晶纖維素?聚乳酸分散液于室溫下進行澆注成型、干燥、加熱熔融壓制成片、粉碎造粒后，再經熔融擠出拉絲成型制備納米微晶纖維素增強的3D打印材料，該3D打印材料具有良好的流動性和力學性能，可在190?200℃進行3D打印，是一種高性能難燃3D打印材料。

技術領域

本發(fā)明屬于功能材料技術領域，尤其是涉及一種納米微晶纖維素增強的3D打印材料的制備方法。

背景技術

3D打印，又稱作增材制造，是快速成型技術的一種，被譽為“第三次工業(yè)革命”的核心技術，3D打印材料是3D打印技術發(fā)展的重要物質基礎，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應用，目前，主流3D打印技術有熔融沉積快速成型(FDM)、光固化成型(SLA)、三維粉末粘接(3DP)、選擇性激光燒結(SLS),其中FDM模式的3D打印技術無需激光系統(tǒng)的支持，程序開源，設備相對簡單，所用的成型材料也相對低廉，總體性價比高，是應用最廣泛的3D打印技術，FDM材料可以是絲狀熱塑性材料，主要有聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)兩大類，這兩種材料成本低，打印適性好，很快成為3D打印材料市場的主流。

聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，相對丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)來說屬于一種環(huán)保材料，對人的身體沒有什么傷害，它是一種使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，聚乳酸(PLA)具有較高的機械及物理性能，完全的生物降解性及生物相容性，良好的光澤性、透明度和印刷適應性，但未改性的PLA的脆性較大、易燃燒和熱穩(wěn)定性較差，限制了其在航空航天、電子電器、和汽車等領域的廣泛應用，對PLA進行熱穩(wěn)定和阻燃改性勢在必行，納米微晶纖維素來源于植物，生物可降解，具有極高的模量、強度和張應力，機械性質可以和某些工程材料相媲美，其楊式模數高達150GPa，張應力達10GPa，添加量≤5％時，即可賦予復合材料極好的增強作用，相當于傳統(tǒng)增強相40％～50％的添加量，將微晶纖維素與聚 乳酸(PLA)混合，可制備高性能的綠色3D打印復合材料。

發(fā)明內容

本發(fā)明將納米微晶纖維素加入到聚乳酸中，對聚乳酸進行改性處理，得到的微晶纖維素增強的3D打印材料具有良好的流動性和力學性能，可以在190℃-200℃進行3D打印，是一種高性能的3D打印材料。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種納米微晶纖維素增強的3D打印材料的制備方法，該方法具有以下步驟：

(1)納米微晶纖維-水分散液的制備：取20g-40g針葉木纖維素與80ml-120ml的濃硫酸混合，超聲處理、高速離心后，加入1g-4g氧化鋅，高壓均質處理后，得到納米微晶纖維-水分散液，加入乳化劑密封待用；

(2)聚乳酸-三氯甲烷溶液的制備：在60℃下，將聚乳酸滴入三氯甲烷中，制備得到濃度為10％的聚乳酸-三氯甲烷溶液；

(3)納米微晶纖維素增強的3D打印材料的制備：室溫下，取20ml-50ml納米微晶纖維素-水分散液滴加于60ml-100ml聚乳酸-三氯甲烷溶液中，機械攪拌、真空脫氣、消泡后，室溫下澆注成型、干燥、加熱熔融壓制成片、粉碎造粒后，經熔融擠出拉絲成型，得到納米微晶纖維素增強的3D打印材料。

進一步地，步驟(1)中所述乳化劑為油包水型。

進一步地，步驟(1)中所述的濃硫酸的濃度為98％。