[發明專利]一種高強度耐熱性的3D打印材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011029300.4
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112126216B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 余旺旺;王捍天;汪勇
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L83/07;C08L35/06;C08L33/02;C08L51/06;C08K13/04;C08K3/26;C08K7/20;C08K7/18;B33Y70/10
• 代理公司: 南京德銘知識產權代理事務所(普通合伙) 32362
• 代理人: 肖念

本發明公開了一種高強度耐熱性的3D打印材料，其原料按重量份包括：聚乳酸復合物100，甲基乙烯基硅酮2?6，苯乙烯?N?苯基馬來酰亞胺?馬來酸酐三元共聚物1?2，納米碳酸鈣1?2，聚丙烯酸鈉1?2，球形無機填料15?25，馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體1?3，偶聯劑1?2，成核劑1?2，增韌劑1?2，熱穩定劑1?2，增塑劑1?2。聚乳酸復合物采用如下步驟制備：將L?乳酸抽真空，90?100℃脫水2?4h，升溫至130?150℃反應1?2h，加入甲苯磺酸、碳化硅、氯化亞錫催化劑繼續反應2?4h，然后加入甲苯二異氰酸酯、聚丙二醇、丙三醇，氮氣保護下180?200℃反應1?2h，冷卻，干燥，粉碎得到聚乳酸復合物。

技術領域

本發明涉及3D打印材料技術領域，尤其涉及一種高強度耐熱性的3D打印材料及其制備方法。

背景技術

3D打印又稱增材制造，是一種結合計算機軟件、材料、機械等多領域的系統性、綜合性新興技術，運用粉末金屬或線材塑料等粘合材料，通過逐層堆疊積累的方式來形成實體。3D打印的主要技術包括熔融沉積成型、光固化立體成型、選擇性激光燒結、分層實體制造、數字光處理技術以及三維打印粘結成型等。目前，用于3D打印的材料主要包括金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料和聚合物基復合材料。在聚合物材料方面，聚乳酸(PLA)的應用最廣泛。

3D打印用聚乳酸材料利用材料受熱熔融，從噴頭處擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層，再層層疊加成最終形成產品，因此需要具有優良的加工性能，既要具有較低的熔融溫度，良好的流動性和快速的固化速率，還必須具有較小的冷卻收縮率和均一的結構，如此方不會在3D打印成型時出現產品內部應力分布不均和冷卻收縮率不同，造成3D打印產品出現氣泡、孔隙、變形和翹曲等缺陷。

但3D打印用聚乳酸材料應用于熔融沉積成型時，由于聚乳酸耐熱性差，其玻璃化轉變溫度在55-60℃，打印制品容易發生變形、翹曲等現象，而且聚乳酸3D打印制品的拉伸強度、彎曲強度滿足不了工業化應用的要求，這限制了PLA作為3D打印耗材的進一步運用。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高強度耐熱性的3D打印材料及其制備方法。

一種高強度耐熱性的3D打印材料，其原料按重量份包括：聚乳酸復合物100份，甲基乙烯基硅酮2-6份，苯乙烯-N-苯基馬來酰亞胺-馬來酸酐三元共聚物1-2份，納米碳酸鈣1-2份，聚丙烯酸鈉1-2份，球形無機填料15-25份，馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體1-3份，偶聯劑1-2份，成核劑1-2份，增韌劑1-2份，熱穩定劑1-2份，增塑劑1-2份。

優選地，偶聯劑為氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中至少一種。

優選地，球形無機填料為玻璃微珠、二氧化硅微球和/或陶瓷微球。

優選地，球形無機填料的粒徑為1-10μm。

優選地，增韌劑為甲基丙烯酸縮水甘油-乙烯-丙烯酸甲酯三元共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中至少一種。

優選地，增塑劑為己二酸酯、脂肪酸酯、檸檬酸酯、磷酸三苯酯、乙酸甘油酯、丁酸甘油酯、異山梨醇二酯中至少一種。

優選地，聚乳酸復合物的重均分子量為300000-305000。

優選地，聚乳酸復合物采用如下步驟制備：將L-乳酸抽真空，90-100℃脫水2-4h，升溫至130-150℃反應1-2h，加入甲苯磺酸、碳化硅、氯化亞錫催化劑繼續反應2-4h，然后加入甲苯二異氰酸酯、聚丙二醇、丙三醇，氮氣保護下180-200℃反應1-2h，冷卻，干燥，粉碎得到聚乳酸復合物。

優選地，L-乳酸、甲苯磺酸、碳化硅、氯化亞錫催化劑、甲苯二異氰酸酯、聚丙二醇、丙三醇的質量比為100：1-2：1-4：0.1-0.2：20-40：2-4：1-6。