[發明專利]一種基于花生殼的生物可降解3D打印線材及其制備方法

有效

• 申請號: 201810400978.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108587091B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 牛明祥;余旺旺;張喆;韓夢城;趙婕
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L1/02;C08K9/04;C08K3/26;D01F8/14;D01F8/02;D01F8/18;D01F1/10;B33Y70/10
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王秀娟

本發明公開了一種基于花生殼的生物可降解3D打印線材，由如下重量份的組分組成：聚乳酸70～80份、花生殼20～50份、改性碳酸鈣粉末5～10份、偶聯劑0.2～0.8份、增塑劑2～3份及抗氧化劑2～3份。采用花生殼替代部分聚乳酸，添加碳酸鈣粉末、增塑劑及抗氧化劑制造3D打印線材，所得線材的拉伸強度大于35MPa，沖擊強度大于30J/m²，其制造成本可降低30％左右。

技術領域

本發明涉及3D打印材料領域技術領域，具體涉及一種基于花生殼的生物可降解3D打印線材及其制備方法。

背景技術

3D打印能直接從計算機輔助設計(CAD)模型生成復雜的自由曲面零件，是新興的制造技術。3D打印常用工藝方法包括熔融沉積、噴墨印刷、激光燒結、光聚合等。融沉積造型(FDM)的工藝設計簡單而可靠，被認為是最常用的3D打印方法。FDM工藝使用的材料主要是熱塑性聚合物,包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚醚醚酮(PEEK)等高分子及其復合材料。PLA是由可再生的植物資源所提取出的淀粉作為原料制成的，是可生物降解的環境友好型材料，且熱穩定性好，其加工溫度170～230℃,有好的抗溶劑性，可用多種方式進行加工。由聚乳酸制成的產品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，有的聚乳酸還具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，是FDM熔融擠出中最常用的材料之一。目前PLA價格相對比較昂貴，從而造成了PLA基3D打印材料的價格居高不下，限制了3D打印技術的發展。

我國是花生生產大國，種植面積居世界第二，年產量居世界第一。花生殼含有大量的有機物，如木質素、纖維素、蛋白質、谷甾醇、皂甙等，其中木質素具有增加材料韌性的特點。目前國內外對花生殼的利用程度普遍不高，大多停留在將花生殼磨碎成粉用于飼養牲畜，或者充作燃料燃燒，前者雖用于飼料，但用量極少，而后者會對環境產生污染。

利用花生殼中纖維素、木質素含量高的特點，開發一種基于花生殼的生物可降解3D打印線材，不僅可以降低3D打印線材的制造成本，且可發揮花生殼最高效能。

發明內容

為解決現有技術中聚乳酸3D打印線材制造成本高，無法兼具良好的力學性能、低成本和3D打印性能的技術問題，本發明提供一種基于花生殼的生物可降解3D打印線材，采用花生殼替代部分聚乳酸，添加碳酸鈣粉末、增塑劑及抗氧化劑制造3D打印線材，其制造成本低，得到的打印線材力學性能優良、擠出性能穩定。

本發明采取的技術方案是：

一種基于花生殼的生物可降解3D打印線材，由如下重量份的組分組成：聚乳酸70～80份、花生殼20～50份、碳酸鈣5～10份、偶聯劑0.2～0.8份、增塑劑2～3份及抗氧劑2～3份，所述碳酸鈣的目數為80～120目。