[發(fā)明專利]用于工業(yè)3D打印的聚乳酸組合物及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010137943.4
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN113416394A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹勇民;茅偉華;陳上正;王立根;胡祥章;沈甜甜;吳昊骎
• 申請（專利權(quán)）人: 諾思貝瑞新材料科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L69/00;C08L53/00;C08L33/12;C08L55/02;C08L77/00;C08L23/12;B33Y70/00
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本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)3D打印的聚乳酸組合物及其制備方法，聚乳酸組合物包括如下重量份的組份：40?80份聚乳酸，1?20份增強(qiáng)劑，1?30份防翹曲穩(wěn)定劑，1?30份木質(zhì)纖維母粒。本發(fā)明用于工業(yè)3D打印的聚乳酸組合物兼具打印時(shí)無翹曲、打印件強(qiáng)度高及低密度，且具有很好的耐熱性和可降解性；聚乳酸組合物綠色、安全、環(huán)保，其生產(chǎn)工藝過程簡化、加工效率高，所需設(shè)備要求低，操作簡單，打印制品簡單加工后可直接使用，完美應(yīng)用在模具、家具等大型工業(yè)3D打印制品領(lǐng)域，所打印件能夠部分替代木模、沙模等，推動(dòng)新型環(huán)保材料產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展，市場前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于工業(yè)3D打印的聚乳酸組合物及其制備方法。

背景技術(shù)

3D打印主要是依托信息技術(shù)、精密機(jī)械以及材料科學(xué)等多學(xué)科發(fā)展，又稱為“快速成型”或“增材制造”，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命技術(shù)”的核心。隨著3D打印的興起，針對應(yīng)用于桌面級和工業(yè)級FDM/FFF的3D打印材料，已逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。聚乳酸作為一種可再生植物資源的熱塑性樹脂材料，因其熱收縮性小，打印無異味，安全、環(huán)保、可降解，受到了人們的青睞；同時(shí)聚乳酸樹脂還具有優(yōu)異的物理性能和良好的加工成型性，使其成為眾多3D打印材料中應(yīng)用率最高的一種3D打印材料。

在3D打印領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于大型工業(yè)3D打印方向的3D打印材料，除要求材料本身具有優(yōu)異的物理性能、良好的加工成型性、極小的熱收縮性和打印無異味外；還需要材料在打印時(shí)無翹曲，打印件尺寸穩(wěn)定；打印件還需強(qiáng)度高，可進(jìn)行CNC機(jī)加工；打印件質(zhì)輕，密度小，有利于運(yùn)輸；同時(shí)具有一定的耐熱性。因此在選擇聚乳酸材料的基礎(chǔ)上，還需要對其進(jìn)行防翹曲、增強(qiáng)、低密度及耐熱改性，從而提升聚乳酸材料的綜合性能，使其應(yīng)用在大型工業(yè)3D打印材料領(lǐng)域。然而，在現(xiàn)有3D打印技術(shù)中，針對聚乳酸的改性往往只對其單一性能進(jìn)行改進(jìn)，如單獨(dú)對聚乳酸的強(qiáng)度進(jìn)行增強(qiáng)，通過添加木質(zhì)纖維進(jìn)行功能改性，或?qū)ζ鋬煞矫娴男阅苓M(jìn)行改性，相對而言對聚乳酸材料防翹曲方面的改性的專利報(bào)道較少。

如中國授權(quán)專利(公告號：CN105585830B)公開了具有木質(zhì)屬性的改性聚乳酸復(fù)合3D打印材料及制備方法與應(yīng)用，通過在聚乳酸材料中添加木質(zhì)粉末顆粒提高了聚乳酸的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。又如中國專利申請(公布號：CN108948690A)公開了一種聚乳酸-木質(zhì)素-淀粉復(fù)合材料及其制備方法，將100份聚乳酸樹脂與20-50份木質(zhì)素混合，在保持生物降解性能不變的情況下，其拉伸強(qiáng)度有了一個(gè)比較明顯的提升。又如中國授權(quán)專利(公布號：CN104356618B)公開了一種用于3D打印的生物質(zhì)木塑復(fù)合材料及其制備方法，通過聚乳酸和木粉、竹粉或稻殼粉共混，所得的復(fù)合材料除具有尺寸穩(wěn)定性好、不堵孔、不翹曲、加工條件要求低等。

由以上現(xiàn)有技術(shù)可以看出，現(xiàn)有的技術(shù)并不適用于聚乳酸在工業(yè)3D打印技術(shù)的應(yīng)用，針對聚乳酸用于工業(yè)3D打印領(lǐng)域來講，需對其同時(shí)進(jìn)行高強(qiáng)、防翹曲、低密度及耐熱性能的提升，這是不可回避的問題。然而現(xiàn)有技術(shù)中大多集中在某單一性能或者兩項(xiàng)性能進(jìn)行改性，對于同時(shí)兼具打印時(shí)無翹曲，打印件尺寸穩(wěn)定，同時(shí)打印件還需強(qiáng)度高，可進(jìn)行CNC機(jī)加工，大型打印件質(zhì)輕，密度小及較好耐熱性進(jìn)行全面改性的工作極少提及。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于工業(yè)3D打印的聚乳酸組合物及其制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的聚乳酸材料不能滿足工業(yè)3D打印需求的問題。

本發(fā)明一方面提供了一種用于工業(yè)3D打印的聚乳酸組合物，包括如下重量份的組份：40-80份聚乳酸，1-20份增強(qiáng)劑，1-30份防翹曲穩(wěn)定劑，1-30份木質(zhì)纖維母粒；

所述的聚乳酸為多臂支化聚乳酸，所述的防翹曲穩(wěn)定劑為多嵌段共聚物。

進(jìn)一步的，所述聚乳酸為聚L乳酸，所述聚L乳酸的支化度為1-10，且熔融指數(shù)為1g/10min-30g/10min。

進(jìn)一步的，所述增強(qiáng)劑選自脂族/芳族聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯中的一種或幾種。