[發明專利]有色微晶纖維素、增強聚乳酸3D打印材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810969308.5
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109054324B
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 董先明;龍海波;周武藝;莫德培;莫建斌;羅穎;劉作濤
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L1/04;C08L53/02;C08L71/02;C08K3/36;B33Y70/00
• 代理公司: 41146 鄭州龍宇專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 韓松

1.一種有色微晶纖維素，其特征在于，由包括以下步驟的方法制成：

（1）將α-纖維素在室溫下酸解5～10 h，過濾除去無定型的纖維素，烘干，得到微晶纖維素；

（2）將步驟（1）所得微晶纖維素過50～250目篩，得到粒徑均勻的粉末；再將所得微晶纖維素與醇按質量比為1:（2～5）比例混合，根據所制成纖維素的顏色，調節體系pH值至4～14；

步驟（2）中所述的醇為乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇中的至少一種；步驟（2）中調節體系pH值所用酸為甲酸、乙酸、丙酸、檸檬酸、草酸中的至少一種，所用堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的至少一種；

（3）將步驟（2）制得的混合溶液先在水浴條件下放置0.5～1h至恒溫，放置至恒溫后還加入與混合溶液質量比為1:（400～600）的顯色有機試劑，然后加入與混合溶液質量比為1：（10～50）的硅烷偶聯劑，密封條件下攪拌反應4～5 h；

（4）將步驟（3）反應得的粘稠物洗滌、過濾，烘干，得到有色微晶纖維素。

2.根據權利要求1所述的有色微晶纖維素，其特征在于：所述顯色有機試劑為亞甲基藍、羅丹明B、堿性品綠、堿性嫩黃、堿性大紅、堿性紫5BN、堿性橙塊、堿性艷藍中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的有色微晶纖維素，其特征在于：所述烘干、攪拌反應、放置至恒溫均在75～85℃條件下進行；步驟（4）中用水或乙醇進行洗滌。

4.根據權利要求1所述的有色微晶纖維素，其特征在于：步驟（1）所述酸解采用質量百分數為15～30%的無機酸溶液，無機酸為鹽酸、硫酸、磷酸中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的有色微晶纖維素，其特征在于：步驟（2）中調節體系pH值為4～6，可制得淡黃色改性微晶纖維素；調節體系pH值為7～9，可制得黃色改性微晶纖維素；調節體系pH值為10～14，可制得橘紅色改性微晶纖維素。

6.根據權利要求1所述的有色微晶纖維素，其特征在于：步驟（3）中硅烷偶聯劑為γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一種。

7.一種增強聚乳酸3D打印材料，其特征在于，由包括以下重量百分比的原料共混制成：權利要求1～6任一項所述有色微晶纖維素1～5%、聚乳酸90～95%、無機納米材料1～3%、增韌劑1～5%和增塑劑1～5%。

8.根據權利要求7所述的增強聚乳酸3D打印材料，其特征在于：所述聚乳酸的分子量為1.0×10⁶～3.0×10⁶；所述無機納米材料為納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米二氧化鋯、納米碳酸鈣中的一種；所述增韌劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、熱塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、熱塑性聚氨酯彈性體、熱塑性聚酯彈性體中的一種；所述增塑劑為聚乙二醇，其分子量為10000～20000。

9.權利要求8所述增強聚乳酸3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將所述有色微晶纖維素與聚乳酸、增韌劑、增塑劑、無機納米材料通過高速混合機混合形成共混料；

（2）將所得共混料通過雙螺桿擠出機熔融擠出并切粒，重復擠出兩次，擠出機1～6段溫度分別為150～160℃、160～177℃、165～175℃、165～175℃、170～175℃和170～185℃，得到粒料，于80～85℃充分干燥12～24 h，備用；

（3）將所得粒料通過單螺桿擠出機擠出、牽引、繞線加工成3D打印線材，擠出機的1～4段溫度分別為165～175℃、170～180℃、175～185℃、175～185℃，即得。