[发明专利]一种天然麻纤维增强的3D打印线材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种麻纤维增强3D打印线材及其制备方法，属于3D打印材料及其制备领域。原料包括：天然麻纤维、低熔点聚合物、相容剂和其他助剂组成，其中低熔点聚合物含量50～60％，天然麻纤维30～40％，其他助剂。本发明的天然麻纤维增强3D打印线材，利用天然麻纤维和低熔点聚合物纤维，经过表面改性处理、混纺、加热加压挤出、加捻形成一种3D打印线材，具有环保性能好、质量轻、刚度强度高，可用于替代一般的3D塑料耗材，无毒，环保，强度高，综合性能好，具有较高的经济价值和广泛的发展空间。

技术领域

本发明属于3D打印材料技术领域。

背景技术

3D打印是运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着社会的进步，3D打印材料单一性在某种程度上也是制约了3D打印技术的发展。以FDM打印为例，能够实现打印的材料为ABS塑料类、熔丝线材、FDM陶瓷材料、木塑复合材料、FDM支撑材料等几种常规的材料。3D打印为了满足发展的需求，就仍然需要不断地开发新材料，使得3D打印材料向多元化发展，并能够建立相应的材料供应体系，这必将极大地拓宽3D打印技术应用场合。

现有的3D打印材料大都是高分子聚合物为主，例如：ABS、PP、PE等，ABS塑料，大多采用FDM打印，是目前使用最常见的塑料。然而，这是不完全环保的，而且其融化时会释放有害气体。现在人们对环境保护的意思越来越高，所以一种环保的，可降解的3D打印材料就显得越来越重要。目前常见的熔丝线材大都是颗粒状的固体熔混，然后制成线状3D打印材料。对于3D打印耗材，目前有采用秸秆为原材料的3D打印耗材，虽然解决了环保的问题，但是普遍都是采用粉碎秸秆形成颗粒物后，再和聚合物混合造粒。由于都是短纤维，制品的强度和刚度不能得到显著提高，对于需要高强度和刚度的零件来说就存在不足了。

天然麻纤维具有较高的强度，可再生、降解，环保性能好，是来自自然界的产物。用天然麻纤维增强聚合物，制备一种新型的环保3D打印材料就能很好的解决和匹配产品的环保和性能要求。

聚乳酸(PLA)可以自然降解，是一种新型的环保聚合物材料。PLA一般情况下不需要加热床，所以PLA容易使用，但是强度和刚度不好，比较脆。虽然PLA也能打印出强度相当高的物体，却比其他塑料脆弱。此外，PLA的打印温度为180～200℃。PLA的玻璃转化温度也是这种材料最大的缺点，仅有60℃左右，因此其应用受到很大的限制。PLA熔化后容易附着和延展经常会堵塞热端(尤其是全金属制的热端更是如此)，也不利于对其进行加工。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种环保型的3D线材，提出了一种利用天然麻纤维增强的3D打印线材。

一种天然麻纤维增强3D打印材料，其配方按照质量百分比计算，具体如下：

所述低熔点聚合物为平均分子量8000～15000mol.wt的聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和ABS塑料中的一种，优选PLA。

天然麻纤维为汉麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维、竹纤维和椰壳纤维中一种或多种。

所述的相容剂为硅烷偶联剂和马来酸酐中的一种；

助剂为润滑剂、分散剂、热氧稳定剂中的一种或多种的混合。

天然纤维增强3D打印线材制备方法，如下：

1)、称量：按照原料配方进行称量。

2)、预处理：将麻纤维进行机械脱胶处理，对进行机械脱胶处理后的麻纤维通过喷淋相容剂和助剂对麻纤维进行表面改性处理，以改善麻纤维表面的极性；对选用的低熔点纤维喷淋相容剂和助剂处理。