[發明專利]一種具有高抗沖擊能力的打印耗材及其制備方法

在審

• 申請號: 201710143540.9
• 申請日: 2017-03-12
• 公開（公告）號: CN106893283A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 馮可發
• 申請（專利權）人: 廣西豐達三維科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L101/00;C08L97/02;C08K13/02;C08K5/103;C08K5/11;C08K5/21;C08K3/22;C08K3/34;C08K3/26;B33Y70/00;C08L27/06;C08L11/00
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【技術領域】

本發明屬于3D打印用材料制備技術領域，具體涉及一種具有高抗沖擊能力的打印耗材及其制備方法。

【背景技術】

3D打印又稱為快速成型技術，也稱為增材制造技術，是一種不需要傳統刀具、夾具和機床，而是以數字模型文件為基礎，使用金屬粉末或塑料等具有黏合性的材料逐層打印來制造任意形狀物品的技術。3D打印機可以制造的物品很多，如飛機、手槍，再如食物、人體器官、兒童玩具等。3D打印技術是最近20年來世界制造技術領域的一次重大突破。是機械工程、計算機技術、數控技術、材料科學等多學科技術的集成。3D打印最難最核心的技術是打印材料的開發。因此開發更為多樣多功能的3D打印材料成為未來研究與應用的熱點與關鍵。本發明的3D打印材料是一種新材料，兼具竹材和塑料的性能，為3D打印提供了更多的材料方面的選擇。

聚丙烯具有無毒、無味，力學性能好，易加工，耐腐蝕，熔融溫度較低，流動性好，冷卻速度快，透明易染色等優點都符合3D打印技術對聚合物材料的要求，且聚丙烯原料來源廣、價格低；竹材纖維/聚丙烯復合材料使得其兼具竹材和塑料的雙重特性，竹材纖維的加入進一步降低了聚丙烯的冷凝收縮率，且打印出來的物品具有木質感，更具親近感。

木塑復合材料(WPC)，是一種主要由木材或者纖維素為基礎材料與塑料制成的復合材料，就是將一定比例的木纖維(如木粉、秸稈粉、棉桿粉、竹粉、果殼粉等)經過預處理使之與熱塑性聚合物樹脂或其他材料結合而成的一種新型材料；該新型材料既綠色環保又具有良好的力學穩定性，但是構成木塑復合材料的兩大原料木纖維和聚烯烴都是易燃性材料，為此該復合材料也是易燃材料，賦予木塑復合材料良好的阻燃性能是該材料應用發展的需要；單獨對木材及木纖維的阻燃研究有很多，一般有磷-氮系阻燃劑；硼系阻燃劑；含鹵阻燃劑；其他無機鹽等；但主要以磷-氮系阻燃劑為主，被認為是最適宜的木材阻燃劑，磷、氮兩種元素在木材阻燃劑中起協同作用而提高阻燃效果；然而這些阻燃劑幾乎有一個共同的特點，就是明顯地降低木纖維的熱降解溫度，這可能會導致無法進行復合材料的加工；對于聚烯烴阻燃的研究也很多，其阻燃方法常采用含鹵阻燃劑與三氧化二銻(Sb₂O₃)配合使用；金屬氫氧化物(Al(OH)₃、Mg(OH)₂)阻燃劑；膨脹性阻燃劑；聚磷酸銨阻燃劑等；無鹵阻燃是聚烯烴阻燃研究的熱點，膨脹阻燃劑對聚烯烴/木纖維復合材料進行雙重阻燃是該復合材料阻燃研究的熱點；但是阻燃劑的添加往往會惡化復合材料的力學性能，因此對阻燃復合材料的研究阻燃復合材料的研究要同時研究界面相容性、熱穩定性和阻燃性，以獲得理想的阻燃復合材料。

木塑復合材料具有較好的可加工性，同時抗腐蝕，美觀、大方，然而，其缺陷之處在于其力學性能欠佳，為此，人們尋求解決途徑，曾經有人在木塑復合材料中再引入石粉，用于成型石木塑復合材料，然而，由于界面相容性等問題，最終得到的復合材料的機械性能較差。

【發明內容】

本發明提供一種具有高抗沖擊能力的打印耗材及其制備方法，以解決現有技術中阻燃劑的添加會惡化木塑復合材料的力學性能，及引入石粉用于成型石木塑復合材料，由于界面相容性等問題，最終得到的復合材料的機械性能較差等問題。本發明的打印耗材阻燃效果好，抗沖擊能力和韌性強，是一種性能優的打印耗材，可推廣應用，有顯著的經濟和社會效益。

為解決以上技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種具有高抗沖擊能力的打印耗材的制備方法，包括以下步驟：

S1：將廢棄塑料78-118份清洗后烘干至含水量≤0.8％，接著粉碎后過200-300目篩子，制得塑料粉末；

S2：向步驟S1制得的塑料粉末中加入表面活性劑1.2-1.8份，在溫度為70-74℃，轉速為150-180r/min下活化1.2-1.8h，制得活化塑料粉末；

S3：在氮氣保護下，向步驟S2制得的活化塑料粉末中加入白云石粉96-160份、玉米秸稈粉55-88份、聚乳酸84-112份、四聚磷酸鉀22-30份、丙烯酸硬脂酸酯25-32份、調節劑0.5-1份、發生劑0.4-0.6份、偶聯劑0.6-0.9份、催化劑0.3-0.5份、增塑劑0.4-0.7份、分散劑0.3-0.5份、增粘劑0.3-0.4份、柔軟劑0.3-0.5份，在微波功率為252-278W，溫度為132-148℃，轉速為300-400r/min下攪拌3.2-4.8h，制得混合物Ⅰ；