[發(fā)明專利]一種用于3D打印的線性復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310262798.6
• 申請(qǐng)日: 2023-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN116494534A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文浩;宋李治;袁惠萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東瑞程醫(yī)學(xué)科技有限公司
• 主分類號(hào): B29C64/314
• 分類號(hào): B29C64/314;B29C64/118;B29C70/52;B29B9/06;B29B13/06;B29C35/16;B33Y40/10;B33Y10/00
• 代理公司: 佛山市海融科創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳椅行

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種用于3D打印的線性復(fù)合材料及其制備方法，其中，制備方法包括以下步驟：S1、制備PLLA/PCL?PEG?PDLA共混物顆粒；S2、熔融擠出共混物顆粒生成熔融絲；S3、對(duì)熔融絲進(jìn)行多次牽伸處理獲取纖維紡絲；S4、集束纖維紡絲生成初始線材；S5、對(duì)初始線材進(jìn)行拉擠成型處理獲取線性復(fù)合材料；該制備方法制備基于PLLA/PCL?PEG?PDLA共混物顆粒作為基材，并對(duì)該基材制成的熔融絲進(jìn)行多次牽伸、集束、拉擠制備獲取具有3D打印所需尺寸的線性復(fù)合材料，使得該線性復(fù)合材料具有優(yōu)異的韌性、結(jié)晶度和尺寸穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于3D打印的線性復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)是一種與傳統(tǒng)材料的加工方法截然相反的、基于三維CAD模型數(shù)據(jù)、結(jié)合逐層制造的方式而直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型完全一致的三維物理試題模型的快速成型技術(shù)。

其中，熔融沉積成型(FDM)因其成本較低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)上有較廣泛的運(yùn)用。

聚乳酸(PLA)不僅具有良好的生物相容性和可生物降解性，還具有優(yōu)良的力學(xué)性能，適合多種加工方式，屬于最具競(jìng)爭(zhēng)力的生物質(zhì)高分子材料之一，現(xiàn)有的3D打印技術(shù)常通過在PLA中混合各類添加劑以制備線性復(fù)合材料，但依然無法改變線性復(fù)合材料因PLA本身結(jié)晶度低而存在的韌性不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種用于3D打印的線性復(fù)合材料及其制備方法，以使線性復(fù)合材料具有優(yōu)異的韌性、結(jié)晶度和尺寸穩(wěn)定性。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于3D打印的線性復(fù)合材料的制備方法，用于制備用于3D打印的線性復(fù)合材料，所述方法包括以下步驟：

S1、制備PLLA/PCL-PEG-PDLA共混物顆粒；

S2、熔融擠出所述共混物顆粒生成熔融絲；

S3、對(duì)所述熔融絲進(jìn)行多次牽伸處理獲取纖維紡絲；

S4、集束所述纖維紡絲生成初始線材；

S5、對(duì)所述初始線材進(jìn)行拉擠成型處理獲取所述線性復(fù)合材料。

本申請(qǐng)的用于3D打印的線性復(fù)合材料的制備方法，基于PLLA/PCL-PEG-PDLA共混物顆粒作為基材，并對(duì)該基材制成的熔融絲進(jìn)行多次牽伸、集束、拉擠制備獲取具有3D打印所需尺寸的線性復(fù)合材料，使得該線性復(fù)合材料具有優(yōu)異的韌性、結(jié)晶度和尺寸穩(wěn)定性。

所述的用于3D打印的線性復(fù)合材料的制備方法，其中，步驟S1包括：

S11、分別烘干PCL-PEG-PDLA和PLLA；

S12、對(duì)PLLA混合5-15?wt%的PCL-PEG-PDLA獲取混合物；

S13、利用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)所述混合物進(jìn)行熔融共混造粒，獲取所述共混物顆粒。

該示例的制備方法優(yōu)選為在PLLA中添加5-15?wt%的PCL-PEG-PDLA來制備線性復(fù)合材料，以提高線性復(fù)合材料的韌性，并避免其在牽伸處理過程中出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象。

所述的用于3D打印的線性復(fù)合材料的制備方法，其中，步驟S12包括：

對(duì)PLLA混合5-15?wt%的PCL-PEG-PDLA獲取初步混合物；

混合初步混合物和預(yù)先制備的生物質(zhì)炭、接枝劑，并置于振蕩機(jī)中振蕩，獲取所述混合物。

在該示例中，生物質(zhì)炭能通過接枝劑與PDLA和PLLA接枝偶聯(lián)反應(yīng)增容，從而使得PCL-PEG-PDLA與生物質(zhì)炭之間和PLLA與生物質(zhì)炭之間均具有界面相容性，在不影響PCL-PEG-PDLA和PLLA之間形成SC的前提下，替代了部分材料，以降低制備成本；其次，基于接枝劑改善相界面的相容性和親合性的生物質(zhì)炭能降低線性復(fù)合材料的脆性，進(jìn)而避免其在牽伸處理過程中出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，能較大幅度提升線性復(fù)合材料的抗拉伸強(qiáng)度。