[發明專利]基于改性黑滑石的可降解3D打印絲材及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202310496718.3
• 申請日: 2023-05-05
• 公開（公告）號: CN116656097A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 應忠;黃益賓;余忠;熊林峰;應才鑫;王玉皞;鄧穎翔;陳發云
• 申請（專利權）人: 上饒市聚微星科技有限公司;上饒師范學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K9/00;C08K9/04;C08K3/34;B33Y70/10;C08G63/91;C08G63/08
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開一種基于改性黑滑石的可降解3D打印絲材及其制備方法與應用。所述打印絲材按重量份數計，包括以下組分：聚乳酸樹脂100份、端基乙二醇修飾聚乳酸0.1?12份、改性黑滑石1?35份，偶聯劑0.1?2份。本發明通過對表面含天然有機物的黑滑石進行改性，并以其作為填充劑，既降低材料成本，也可以基于其表面含有的天然有機物增加其與PLA的相容性，同時加入端基乙二醇修飾聚乳酸進一步提高體系相容性。

技術領域

本發明涉及3D打印耗材制備技術領域，具體涉及一種基于改性黑滑石的可降解3D打印絲材及其制備方法與應用。

背景技術

3D打印又稱增材制造，它是基于數字模型文件為基礎，結合金屬、陶瓷或塑料材料等高溫下的可粘合性，通過逐層打印方式來制備產品的技術，現已在模具設計、工業零件制造、汽車、航天航空、醫用、裝飾件等領域得到廣泛應用。目前，3D打印技術主要包括選擇性激光燒結技術、光固化成型技術、熔融沉積打印技術等，其中熔融沉積打印技術是應用最廣泛最重要的一種技術。

近幾年來，3D打印技術已成為國內外研究熱點，尤其是歐美等西方發達國家尤為重視3D打印技術的研究和開發，這促使3D打印設備、材料及技術的迅速發展。國內的3D打印技術起步相對較晚，目前大部分3D打印耗材也多從國外進口，盡管有少數企業進行自主研發，但國內所生產的打印耗材在強度、精度及其他相應的功能性等方面與國外有較大差距，嚴重阻礙了國內3D打印行業的快速發展及工業推廣應用。同時，3D打印技術的快速發展對打印耗材提出了更高的要求，打印耗材勢必向著通用性強、力學性能好、精度高、加工性能好以及功能性方向發展。

絲材(絲線材料)是熔融沉積打印技術使用的一種樹脂耗材。目前在熔融沉積打印技術中普遍使用聚乳酸(PLA)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ABS)作為打印絲材，其中PLA具有生物來源及可降解性，較好地強度與可加工性最受關注，但PLA作為打印絲材依然存在多個問題，比如成本高、韌性較差、加工過程中絲線易折斷、成型溫度較高等問題。

發明內容

針對上述問題中的至少一種，本發明提供一種基于改性黑滑石的可降解3D打印絲材及其制備方法與應用。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

一種基于改性黑滑石的可降解3D打印絲材，按重量份數計，包括以下組分：聚乳酸樹脂100份、端基乙二醇修飾聚乳酸0.1-12份、改性黑滑石1-35份，偶聯劑0.1-2份。

優選的，所述端基乙二醇修飾聚乳酸的制備方法包括以下步驟：

分別稱取聚乳酸和乙二醇并混合，加入乳酸鋅催化劑，在保護氣氛下升溫至110-130℃并保溫反應2-4h，再升溫至150-160℃并保溫8-10h，待冷卻至室溫后加入二甲基甲酰胺稀釋溶解，再加入到冷的無水醇溶劑中，充分攪拌至無沉淀產生，過濾，干燥后制得所述端基乙二醇修飾聚乳酸；

其中，所述聚乳酸和所述乙二醇、所述乳酸鋅的質量比例為100∶(35-45)∶(0.6-0.8)。

優選的，所述聚乳酸為右旋聚乳酸。

優選的，所述改性黑滑石的制備方法包括以下步驟：

(1)前處理

將黑滑石粉碎至粒徑在10-100μm的微粉狀，加入無水醇溶劑中攪拌浸泡過夜，過濾并以去離子水洗滌，干燥備用；

(2)改性處理

將酵母核酸超聲分散溶解在0.01-0.05mol/L的氯化鈉溶液中，得到濃度在1-4mg/10mL的核酸溶液；稱取聚己內酯聚乙二醇醛并溶解在二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和前處理后的黑滑石微粉，充分混合得到溶液A，在40-50℃和劇烈攪拌條件下，將所述核酸溶液緩慢滴加到所述溶液A中，滴加完成后繼續保溫攪拌反應1-4h，反應完成后冷卻至室溫，分離沉淀，依次以無水醇溶劑和去離子水洗滌，干燥制得；