[发明专利]一种用于3D打印的增韧聚乳酸材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的增韧聚乳酸材料，其特征在于其各原料按重量份计为：聚乳酸70‑80份，交联剂1‑5份，增韧剂5‑10份，片状纳米无机物5‑10份，扩链剂1‑5份，补强剂1‑5份，偶联剂1‑5份。通过气凝胶作为增韧改性剂，通过辅助片状纳米无机物与聚乳酸进行共混、扩链、交联剂制备出具有高韧性和高流动性的适用于3D打印技术的增韧聚乳酸材料。克服了现有3D打印聚乳酸材料的韧性差和加工性能差的缺陷，操作简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域，具体涉及到一种用于3D打印的增韧聚乳酸材料及其制备方法。

背景技术

3D打印技术又称增材制造技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，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。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。目前，3打印技术主要被应用于产品原型、模具制造以及艺术创作、珠宝制作等领域，替代这些传统依赖的精细加工工艺。另外，3D打印技术逐渐应用于医学、生物工程、建筑、服装、航空等领域，为创新开拓了广阔的空间。

熔融挤压堆积成型技术(FDM)是3D打印技术中常用的一种技术工艺，原理是利用热塑性聚合物材料在熔融状态下，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，再一层层叠加最终形成产品。目前市场上熔融挤压堆积成型技术较常用的聚合物材料是丙烯腈一丁二烯、苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龙(PA)和聚碳酸酯(PC)，其中聚乳酸是最受人们欢迎的材料，也是最有前途的可生物降解高分子材料之一。

聚乳酸具有的无毒，无刺鼻性气味，熔融温度较低，可降解无污染，冷却收缩率小，透明容易染色等优点都符合3D打印技术对聚合物材料的要求；但聚乳酸的结晶度较小、分子链中酯键键能小，容易断裂的因素造成聚乳酸的热变形温度低、韧性不好的缺陷，导致由聚乳酸打印出来的产品应用范围受到很大的限制，因而，必须通过改性来克服聚乳酸在3D打印材料中的应用的缺陷。

中国专利公开号CN103146164A公开了一种用于快速成型纳米材料增韧的聚乳酸材料及其制备方法，该方法是利用双螺杆挤出机对聚丙烯酸酯微球和聚乳酸进行共混挤出改性，本发明材料在保持聚乳酸优异性能的基础上，提高了力学性能，尤其是提高了抗冲强度和韧性。

中国专利公开号CN 104177798 A公开了一种适用于3D打印的改性聚乳酸复合材料及其制备方法，利用单螺杆挤出机挤出拉丝即可。与现有技术相比，本发明制备得到的复合材料具有良好的柔韧性，同时冲击强度、耐热性和断裂伸长率均得到了极大的提高，

以上现有技术中有通过添加抗冲改性剂和增塑剂来改善材料的韧性和流动性，但同时也增加了材料的收缩率，降低了材料的冷却速度。3D打印制品层间粘合性，从而导致打印制品开裂。因此加工性差，增韧效果不明显。

发明内容

针对目前3D打印聚乳酸材料存在韧性差、加工性差的缺陷，本发明提出了一种用于3D打印的增韧聚乳酸材料及其制备方法。本发明创造性的通过气凝胶作为增韧改性剂，通过辅助片状纳米无机物与聚乳酸进行共混、扩链、交联剂制备出具有高韧性和高流动性的适用于3D打印技术的增韧聚乳酸材料。

为实现上述目的，采用如下技术方案:

一种用于3D打印的增韧聚乳酸材料，其特征在于其各原料按重量份计为：

聚乳酸70-80份，

交联剂1-5份，

增韧剂5-10份，

片状纳米无机物5-10份，

扩链剂1-5份，

补强剂1-5份，

偶联剂1-5份，