[發明專利]一種經戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010692587.2
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111690241A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 曹永建;王頌;張桂花;湯鄺杰;江子晴;李興偉;馬紅霞;李萬菊;陳利芳;謝桂軍;王劍菁;李怡欣;高婕;錢明惠
• 申請（專利權）人: 廣東省林業科學研究院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L97/02;C08L51/08;C08K5/053;C08H8/00;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張耿語

本發明屬于高分子3D打印材料制備技術領域，具體涉及一種經戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制備方法。該方法首先采用合適濃度的戊二醛溶液改性原木粉，一定程度降低木粉的表面極性，有利于極性的木粉與非極性的PLA界面偶聯。通過物料的兩步高速預混、兩次螺桿擠出共混和PLA?g?MAH接枝偶聯反應增容，顯著降低PLA樹脂與木粉之間的界面張力，增強了PLA樹脂與木粉兩相間的界面相容性。同時潤滑劑的加入破壞了PLA的結晶結構，可以進一步改善PLA/木粉復合材料的界面相容，使復合材料的加工流動性明顯提高。因此，所采用的這些改性手段既可以保障木塑復合材料的優良3D打印性能，又能較大幅度提升材料的抗拉伸強度，有利于擴展木塑復合材料的使用范圍。

技術領域

本發明屬于高分子3D打印材料制備技術領域，具體涉及一種經戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制備方法。

背景技術

3D打印的基本原理是疊層制造，是一種以物體的數字化信息為基礎，采用可粘合材料，通過逐層堆疊積累的方式構造三維實體的技術。材料是3D打印的重要物質基礎，復合材料在性能上可取長補短，并可能產生協同效應，使其綜合性能優于原組成材料。木塑復合材料(WPC)兼具木材和高分子材料特點，具有較好機械性能、抗腐蝕、有木材質感和成本低廉等優點，適用于熔融沉積成型(FDM)的3D打印方式。

可生物降解的聚乳酸(PLA)在3D打印材料中頗受重視，目前有關木粉改性PLA的資料文獻還不是很多。若直接采用原木粉與PLA進行復合，由于木粉表面的大量極性基團與非極性的PLA基體的極性差異，木粉在PLA中分散不均勻，使得二者界面處聯結效應較弱，由此而得的木塑復合線材的力學性能偏低，從而導致材料應用范圍受限較嚴重，因此改善FDM木塑復合線材的力學性能是改性研究中最受重視的一環。開發既能確保良好打印性能，又可以較大幅度提升木塑線材的力學性能，進而制得具有較高強度的木塑3D打印線材，是實現其應用范圍擴展并增大附加值的關鍵環節之一。

發明內容

為了彌補現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種經戊二醛改性的木塑3D打印材料的制備方法，制得的線材具有優良的3D打印性能及熔融加工穩定性，同時與同類市售材料相比，其抗拉伸強度也有較大程度的提高，尤其適于FDM法3D打印制備木塑構件。

本發明的另一目的在于提供一種由上述制備方法得到的木塑3D打印材料。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種經戊二醛改性的木塑3D打印材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)按以下質量份數稱量物料：

改性木粉 10～30份；

PLA樹脂 60.5～84.5份；

MAH接枝偶聯劑 2～6份；

潤滑劑2～4份；

所述的改性木粉為自制的戊二醛化學改性木粉(GAW)，其制備方法為使用10-20wt.％的戊二醛在真空條件下浸漬木粉3-5小時；

(2)將改性木粉、PLA樹脂、MAH接枝偶聯劑和潤滑劑分兩步加入高速混合機進行預混合，得到預混合的物料；

(3)將步驟(2)所得的預混合的物料進行熔融擠出造粒，得到木塑復合顆粒物料；

(4)將干燥后的木塑復合顆粒物料加入單螺桿擠出機，拉絲成型得到木塑復合線材，即為所述的經戊二醛改性的木塑3D打印材料。

優選的，步驟(1)所述的木粉具體松木或杉木。

優選的，步驟(1)所述的潤滑劑的成分甘油(C₃H₈O₃)。