[發明專利]一種完全可生物降解的3D打印材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710386527.6
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107266884B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 吳新賢
• 申請（專利權）人: 吳新賢
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08L89/00;C08L23/08;C08K13/02;C08K13/04;C08K5/098;C08K5/11;C08K3/34;C08K7/08;B33Y70/00
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 馬麗麗

本發明屬于3D打印材料技術領域，具體涉及一種完全可生物降解的3D打印材料及其制備方法。一種完全可生物降解的3D打印材料，以可生物降解樹脂之和為100份為單位，由以下按重量份數計的組分制備而成：PCL 50?70份、PBS 30?50份、明膠10?20份、相容劑1?10份、交聯劑1?5份、表面活性劑0.5?1份、增塑劑1?3份、成核劑0.5?3份。本發明的一種完全可生物降解的3D打印材料熱穩定性好，流動性好，安全無毒，生物相容性和生物活性好，力學性能強；本發明操作簡單，各組分材料能夠得到充分的利用，損耗低，且制備工藝簡單、綠色環保，制造成本低，易于工業化生產。

技術領域

本發明屬于3D打印材料技術領域，具體涉及一種完全可生物降解的3D打印材料及其制備方法。

背景技術

3D打印技術，即增材制造技術，與機器人技術、人工智能技術一起被稱為推動第三次工業革命的關鍵技術。3D打印技術是一種通過逐層增加堆積材料來生成三維實體的快速增材制造技術，它與傳統的減材制造技術相比，具有損耗低、產品制造智能化、精準化和高效的特點。尤其是涉及到復雜形狀的高端制造領域，3D打印技術顯示出了巨大的優越性。

聚己內酯(PCL)，是由ε-己內酯在金屬有機化合物做催化劑，二羥基或三羥基做引發劑條件下開環聚合而成，屬于聚合型聚酯。它在室溫下是橡膠態，熔點為59～64℃，玻璃化溫度為-60℃，矯形溫度為60～70℃，分解溫度為200℃。PCL具有的無毒、熔融溫度較低、可生物降解及在熔融過程中無毒性刺鼻氣味放出等優點很好的符合了3D打印材料的要求，同時，它的分子鏈比較規整，具有很好的柔性和加工性。但是PCL結構柔軟，熱穩定性差，抗沖擊強度低等缺點，導致其在3D打印技術上的應用有限，因此，需要選用合適的改性劑以提高PCL的力學性能，以使得PCL更適于用作3D打印材料。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，也稱聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯，其熔點為105℃，結晶溫度在61℃左右，相對結晶度為40-60％，是一種具有完全生物降解能力的半結晶性樹脂。聚丁二酸丁二醇酯與其他生物降解材料相比，主要有以下幾種優點：(1)優異的力學性能，其力學性能接近聚丙烯(PP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料；(2)加工性能突出，PBS是現有可降解塑料中加工性能最好的，可直接在現有塑料加工通用設備上加工成型，是最有希望實現工業化的可生物降解高分子材料之一；(3)耐熱性能好，熱變形溫度高，不同于其它生物降解塑料不耐熱的特征。但是，PBS的結晶行為對材料的性能有很大的影響，加工過程中，PBS成核密度較低，結晶速度緩慢，且通常形成100μm左右的大球晶，導致其性能降低。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種熱穩定性好，流動性好，生物相容性和生物活性好，力學性能強的完全可生物降解的3D打印材料及其制備方法。

為了實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

一種完全可生物降解的3D打印材料，以可生物降解樹脂之和為100份為單位，由以下按重量份數計的組分制備而成：

PCL 50-70份

PBS 30-50份

明膠10-20份

相容劑1-10份

交聯劑1-5份

表面活性劑0.5-1份

增塑劑1-3份

成核劑0.5-3份

具體地，上述的PCL的重均分子量為2×10⁵-5×10⁵g/mol；分子量分布介于1.20到1.30之間。

具體地，上述的PBS的重均分子量為5×10⁴-1×10⁵g/mol。