[發(fā)明專利]一種可用于3D打印的復(fù)合支撐材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710896923.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN107698920B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭華德;段海波;張明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): C08L39/06
• 分類號(hào): C08L39/06;C08L67/04;C08L91/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K5/544;C08K3/26;C08K5/5425;C08K3/38
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發(fā)明公開了一種可用于3D打印的復(fù)合支撐材料及其制備方法。所述復(fù)合支撐材料由以下重量份的原料組成：改性聚乙烯吡咯烷酮70～90份、聚乳酸5?15份，分散劑1～5份、填料1～10份。其制備方法包括以下步驟：將改性聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸、分散劑和填料混合，得到混料；將混料置于螺桿擠出機(jī)中擠出即得。本發(fā)明制備的復(fù)合支撐材料以磁性粉體改性的聚乙烯吡咯烷酮為主體，具有優(yōu)異的水溶性，能夠在不損傷工件尺寸精度的情況下，徹底去除支撐材料，提高支撐接觸面的光潔度；在磁性打印平臺(tái)上成型，能解決支撐部分的翹曲變形現(xiàn)象；同時(shí)聚乳酸的引入，不僅能提高體系的熱加工性能，而且與建模材料具有良好的相容性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于3D打印的復(fù)合支撐材料及其制備方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層堆疊累積的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。熔融沉積造型技術(shù)(FDM)是目前應(yīng)用最為廣泛的3D打印技術(shù)之一，它是利用工程塑料線材在熔點(diǎn)附近可熔融堆積的特性，打印三維部件。在打印三維部件的生產(chǎn)過(guò)程中，通常需要結(jié)合建模材料使用支撐材料，例如模型中出現(xiàn)懸垂、中空結(jié)構(gòu)時(shí)，支撐材料的使用可以最大限度地減小模型的翹曲變形，并獲取特殊的結(jié)構(gòu)效果。在打印完成后，支撐材料需要在不損害三維部件的條件下被去除。

支撐材料的種類主要分為打印材料本身、剝離性材料和水溶性材料等多種形式。使用打印材料本身或剝離性材料作為支撐材料時(shí)，三維成型后需要用銼刀或砂紙等將支撐材料去除，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件支撐，不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且還會(huì)對(duì)部件的尺寸精度造成損傷。水溶性材料遇水溶解，特別適合用于制作中空及細(xì)微結(jié)構(gòu)特征的零件的支撐材料，解決了人工去除支撐不易的問(wèn)題，同時(shí)不影響零件的精度，并提高了支撐材料與零件接觸面的光潔度。

聚乙烯吡咯烷酮作為一種非離子型水溶性高分子化合物，極易溶于水，其水溶液呈弱酸性，具有優(yōu)良的吸附性、成膜性、粘接性及生物相容性，而且熱穩(wěn)定性良好，目前已被廣泛用于醫(yī)藥、化妝品、釀造、飲料、食品和紡織等領(lǐng)域。但是聚乙烯吡咯烷酮熔融粘度高，熱塑加工時(shí)不易擠出，且擠出后熱應(yīng)力的存在使其易發(fā)生變形，單獨(dú)使用時(shí)存在一定難度，限制了其在3D打印支撐材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

聚乳酸是一種環(huán)境友好型材料，來(lái)源于可再生資源，且可完全降解為二氧化碳和水，具有良好的透明度和光澤性、較好的抗拉強(qiáng)度及延展度、優(yōu)異的生物相容性及生物降解性。由于聚乳酸優(yōu)異的熱加工性能、熔融粘度范圍分布寬，可用于其他高分子材料的改性，提高混合體系的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種可用于3D打印的復(fù)合支撐材料。本發(fā)明所述的可用于3D打印的復(fù)合支撐材料為水溶性支撐材料，易去除，具有良好的熱加工性能，在FDM成型過(guò)程中可打印性好，與ABS、PLA、尼龍等建模材料之間相容性好，并克服了成型后零件翹曲、變形的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述可用于3D打印的復(fù)合支撐材料的制備方法。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可用于3D打印的復(fù)合支撐材料，由如下重量份的原料組成：

改性聚乙烯吡咯烷酮70～90份、聚乳酸5-15份，分散劑1～5份、填料1～10份。

所述的分散劑優(yōu)選為硬脂酸、磷酸酯和石蠟中的至少一種。本發(fā)明中的分散劑用以提高無(wú)機(jī)填料的分散性，避免樹脂熔融過(guò)程中無(wú)機(jī)調(diào)料結(jié)塊，影響復(fù)合材料的均勻性和理化性能。

所述的填料優(yōu)選為二氧化硅、氧化鋁、碳酸鈣、滑石粉和氯化鈉的至少一種，其粒度優(yōu)選為200～600目。

聚乳酸的加入可以降低聚乙烯吡咯烷酮體系的熔融粘度，提高其熱加工性能；同時(shí)改善了復(fù)合支撐材料與ABS、PLA、尼龍等建模材料的相容性，提高了支撐材料與建模材料間的附著力。