[發明專利]一種3D打印用的PLA復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711236105.7
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108164941A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 呂月林
• 申請（專利權）人: 蕪湖林一電子科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L69/00;C08L51/06;C08K9/06;C08K3/04;C08K5/13
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 楊霞;翟攀攀

本發明公開了一種3D打印用的PLA復合材料及其制備方法，涉及3D打印技術領域，由以下重量份的原料制成：PLA 70?80份、PC 20?30份、硅烷偶聯劑0.1?0.5份、氧化石墨烯5?10份、相容劑3?7份、腰果酚7?15份、助劑1?3份；本發明將PLA、腰果酚、PC、改性氧化石墨烯捏合后制粒得到粒料，該粒料的強度、韌性都有很大程度的提高，收縮率小，綜合力學性能優異，擴大了PLA打印制品的應用范圍。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種3D打印用的PLA復合材料及其制備方法。

背景技術

3D打印是快速原型制造(RPM)技術之一，誕生于20世紀80年代后期，它是以高分子及金屬為耗材，利用其可粘合特性，通過逐層堆積成型方式將數字模型文件打印成實體的成型技術。該技術能夠簡化產品制造程序，縮短產品研制周期，提高效率、降低成本，可廣泛應用于國防、航天、汽車及金屬制造等產業，被認為是近年來制造領域的一個重大技術成果。基于熔融沉積快速成型(RPM)原理的3D打印快速成型技術是目前最具有生命力的快速成型技術之一，使用的耗材一般為熱塑性高分子材料，利用電加熱方式將絲材加熱至高于其熔融溫度，在計算機的控制下，噴頭作x–y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，逐層堆積形成三維工件。

目前，可用于FDM成型的高分子絲材有丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龍、聚碳酸酯和聚苯砜等。由于3D打印技術還未完全實現工業化應用，更多是用于工業模型的打印，制品經展出一段時間后棄置不用，故可生物降解的高分子材料PLA得到廣泛應用。PLA來源于可再生資源，主要來源于淀粉和糖類，通過乳酸直接縮合或由丙交酯開環聚合而成，具有以下優點：無毒，無刺鼻性氣味，熔融溫度較低，可降解無污染，冷卻收縮率小，透明容易染色等，這些特性均符合3D打印技術對聚合物材料的要求；但PLA也存在很多缺點，如質硬脆易老化、缺乏柔性和彈性、耐熱性變形、抗沖擊性差、結晶速率過慢等缺陷，打印的制品強度低，從而限制了PLA打印制品應用范圍。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種3D打印用的PLA復合材料及其制備方法，其抗沖擊性好，收縮率小，綜合力學性能優異。

本發明提出的一種3D打印用的PLA復合材料及其制備方法，技術方案如下：

一種3D打印用的PLA復合材料，由以下重量份的原料制成：PLA 70-80份、PC 20-30份、硅烷偶聯劑0.1-0.5份、氧化石墨烯5-10份、相容劑3-7份、腰果酚7-15份、助劑1-3份。

優選地，所述相容劑為E-MA-MAH或EVA-g-MHA中的一種。

優選地，所述石墨烯的片徑為0.1-2μm。

優選地，所述助劑包括抗氧劑、潤滑劑。

一種3D打印用的PLA復合材料的制備方法，步驟如下：

S1、將氧化石墨烯加入到DMF中，超聲分散，再將硅烷偶聯劑溶于70％乙醇水溶液中，滴加到氧化石墨烯溶液中，升溫，攪拌反應，噴霧干燥，得改性氧化石墨烯；

S2、將PLA和腰果酚加入到捏合機中，捏合，再加入PC、相容劑，捏合，再加入改性氧化石墨烯和助劑，捏合，得捏合料；

S3、將捏合料加入到雙螺桿擠出機中，熔融共混，擠出造粒，得粒料；

S4、將粒料加入到單螺桿擠出機中，熔融共混，擠出拉絲，冷卻成型，收卷，即得。

優選地，所述步驟S1中升溫至50-60℃，攪拌反應1-2h。

優選地，所述步驟S2中將PLA和腰果酚加入到捏合機中，捏合10-20min，再加入PC、相容劑，捏合5-10min，再加入改性氧化石墨烯和助劑，捏合5-10min，得捏合料。