[發明專利]一種用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料及其制備方法

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• 申請號: 201811457038.6
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109401254A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 潘德群
• 申請（專利權）人: 廣東順德優線三維科技有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K13/02;C08K5/3462;C08K5/3492;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州鼎賢知識產權代理有限公司 44502
• 代理人: 劉莉梅

本發明公開一種用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料及其制備方法，其中，用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料按重量百分比計，包括以下組分：聚乳酸53～78.6％；阻燃劑15～20％；增塑劑2.5～5％；增韌劑6～10％；其中，所述阻燃劑由焦磷酸哌嗪與三聚氰胺磷酸鹽復配而成。本發明采用焦磷酸哌嗪與三聚氰胺磷酸鹽的復配物作為阻燃劑，同時對增塑劑和增韌劑的用量進行優化，可以使無鹵阻燃聚乳酸材料完全滿足V0阻燃要求，且具有無析出、高氧指數的特性，同時還具有良好的韌性，完全滿足3D打印需求。

技術領域

本發明涉及3D打印材料技術領域，具體涉及一種用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料及其制備方法。

背景技術

3D打印又叫增材制造，是一種快速成型技術，而熔融沉積成型技術是3D打印技術中的一種，利用打印噴頭將耗材加熱至熔融溫度，熔體流出后凝固，逐層堆積形成所需要打印的物品。用于3D打印的耗材通常制成直徑為3.00mm的線材，這就要求線材具有良好的韌性和拉伸強度，這樣就可以避免在打印時驅動輪牽引力作用下發生斷絲的現象，同時為了保證打印的流暢性和打印效率，需要改善耗材的流動性，防止打印過程中發生噴頭堵塞的問題。

聚乳酸(Polylactic acid，PLA)是主要以玉米淀粉提煉的乳酸為單體、經化學合成的新型生物可降解高分子材料，具有無毒、無刺激性、生物相容性好、強度高和可生物降解及吸收等特點，近年來在3D打印領域的應用研究越來越廣泛。

聚乳酸的阻燃改性主要以添加阻燃劑為主的共混改性，用于聚乳酸的無鹵阻燃劑目前有：石墨、有機膦、磷酸酯、聚磷酸銨及其復配物、次磷酸鹽等，但由于物理性能(阻燃性、韌性)的影響限制了聚乳酸在3D打印領域的應用。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料，其具有無析出、高氧指數的優點，滿足V0阻燃要求，且具有良好的韌性。

本發明的另一個目的在于提供一種上述用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料的制備方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

提供一種用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料，按重量百分比計，包括以下組分：

聚乳酸53～78.6％，例如54％、55％、56％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、71％、72％、73.5％、75％、75.8％或78％等；

阻燃劑15～20％，例如15.2％、15.4％、15.5％、16％、17％、18％、19％或19.5％等；

增塑劑2.5～5％，例如2.7％、2.9％、3％、3.2％、3.5％、4％、5.2％、4.5％或4.8％等；

增韌劑6～10％，例如6.2％、6.5％、6.8％、7％、7.2％、7.5％、7.8％、8％、8.3％、8.5％、8.8％、9％、9.1％、9.3％、9.5％或9.8％等；

其中，所述阻燃劑由焦磷酸哌嗪與三聚氰胺磷酸鹽復配而成。

本發明采用焦磷酸哌嗪與三聚氰胺磷酸鹽的復配物作為聚乳酸的阻燃劑，并同時對增韌劑和增塑劑的用量進行調整，從而可以獲得具有無析出、高氧指數的優點，且滿足V0阻燃要求的可用于3D打印的無鹵阻燃聚乳酸材料。其中，焦磷酸哌嗪與三聚氰胺磷酸鹽的復配物屬于磷氮系阻燃劑，其在氣相和凝聚相同時發揮阻燃作用，受熱分解時釋放出磷酸、偏磷酸和聚磷酸等強酸，促進基材脫水成炭；受熱分解時還會釋放出大量的PO·和PO₂·等自由基，捕捉燃燒鏈式反應中產生的H·、HO·、O·等活性自由基；分解生成含磷的玻璃態物質，覆蓋在基材表面以隔絕空氣，從而阻止可燃氣體的釋放。增韌劑和增塑劑的用量的優化可以使無鹵阻燃聚乳酸材料滿足V0阻燃要求的同時具有無析出、高氧指數的特性，且具有良好的韌性，完全滿足3D打印需求。