[發明專利]一種耐熱高強度3D打印材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710798223.0
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107474504A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 趙中英
• 申請（專利權）人: 蕪湖皖江知識產權運營中心有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L51/00;C08K13/02;C08K3/26;C08K5/09;C08K3/22;C08K3/32;B33Y70/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司34107
• 代理人: 任晨晨

技術領域

本發明屬于3D打印耗材領域，具體涉及一種耐熱高強度3D打印材料及其制備方法。

背景技術

3D打印(3DP)即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

熱塑性的高分子聚合物很容易進行擠出、吹塑和注射加工，因此成為3D打印高分子材料中開發最為成熟的類型，這些材料包括多種工程塑料和生物塑料。

工程塑料主要有丙烯腈－丁二烯－苯乙共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)和聚酰胺(尼龍，PA)等。生物塑料主要包括聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)和聚對苯二甲酸乙二醇酯－1，4－環己烷二甲醇酯(PETG)等。

PLA熔化后容易附著和延展，打印時不產生難聞的氣味，打印后的材料幾乎不會收縮，因此，即使是結構簡單的開放式打印機也能打印較為巨大的零件，這使得PLA成為最廉價的入門3D打印機的主力耗材。但是，其機械強度較低，韌性和抗沖擊強度差、耐熱性和耐候性差，在一定程度上限制了PLA的發展。

因此，通過改性提供一種耐熱性、耐候性、韌性及機械強度滿足要求的3D打印耗材十分有必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐熱高強度3D打印材料，通過對聚乳酸的改性，在不加入穩定劑、抗氧劑和抗沖改性劑的條件下，材料依然具備良好的耐候性、耐熱性和抗沖擊性能。而且，強度及韌性得到極大的提高，滿足要求。

本發明還提供了一種耐熱高強度3D打印材料的制備方法。

本發明提供的一種耐熱高強度3D打印材料，含有以下重量份的原料：

所述相容劑選自馬來酸酐接枝類或丙烯酸縮水甘油酯接枝類。

所述增塑劑選自鄰苯二甲酸酯類增塑劑、檸檬酸酯類增塑劑、環氧類增塑劑或乳酸酯類增塑劑。

所述潤滑劑選自聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或芥酸酰胺中的一種或多種。

本發明提供的一種耐熱高強度3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將配方量的聚乳酸、碳酸鈣、硬脂酸、氧化鈣和磷酸二氫鈉置于高速混合機中混合；

2)然后，向高速混合機中加入配方量的相容劑，混合3-10分鐘；

3)再加入配方量的增塑劑和潤滑劑，混合3-5分鐘，冷卻至50℃以下，即可。

步驟1)中混合在90-103℃溫度下進行，混合時間為8-12min。

步驟2)中所述混合在89-92℃條件下進行。

步驟3)中所述混合在90-98℃下進行。

與現有技術相比，本發明中，先將聚乳酸用碳酸鈣、硬脂酸、氧化鈣和磷酸二氫鈉改性，其中加入的硬脂酸和氧化鈣有利于碳酸鈣和磷酸二氫鈉在聚乳酸空隙中分散均勻，更好的鍵和，使聚乳酸結構整體更穩定，具有優良的耐候性，在不加入抗氧劑等條件的下，也能具有良好的耐候性，延長了產品的使用壽命。即使溫度升高，其結構也能夠保持，提高其耐熱性；而且，材料結構穩定極大的提高了材料的機械強度和抗沖擊機性能。另外，碳酸鈣和磷酸二氫鈉在聚乳酸空隙中分散均勻且充分，提高了碳酸鈣和磷酸二氫鈉與聚乳酸之間的層間彈性體厚度，進一步提高材料的韌性。在制備過程中，根據原料的特點和耐熱性、抗沖擊性能的要求設計加熱溫度和改性時間，沒有破壞材料的晶體結構，保證材料的機械強度。本發明不需要加入抗氧劑、紫外吸收劑、抗沖改性劑等，也能滿足3D打印材料對耐候性、耐熱性和抗沖擊性能的要求，原料使用更少，制備工藝簡單，節約成本。

具體實施方式

實施例1

一種耐熱高強度3D打印材料，含有以下重量份的原料：

一種耐熱高強度3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將配方量的聚乳酸、碳酸鈣、硬脂酸、氧化鈣和磷酸二氫鈉置于高速混合機中98℃度下進行，混合時間為9min；

2)然后，向高速混合機中加入配方量的相容劑，在90℃條件下混合7分鐘；

3)再加入配方量的增塑劑和潤滑劑，在92℃混合5分鐘，冷卻至50℃以下，即得。

實施例2

一種耐熱高強度3D打印材料，含有以下重量份的原料：

一種耐熱高強度3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將配方量的聚乳酸、碳酸鈣、硬脂酸、氧化鈣和磷酸二氫鈉置于高速混合機中95℃度下進行，混合時間為12min；

2)然后，向高速混合機中加入配方量的相容劑，在91℃條件下混合7分鐘；