[发明专利]改性刨花板、增强聚乳酸3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性刨花板、增强聚乳酸3D打印材料，将家居企业废弃的刨花板经过化学试剂改性处理，解决刨花板粉料与PLA基体之间的相容性问题，然后以PLA为基材，与红木粉、无机纳米材料、润滑剂、增韧剂和增塑剂进行共混，改性刨花板粉料5‑30%，聚乳酸65‑85%，红木粉1‑5%，无机纳米材料1‑3%，润滑剂1‑3%，增韧剂1‑5%，增塑剂1‑5%，采用熔融挤出共混、拉丝成型的方法制备得到力学性能和3D打印性能优良、具有红木颜色的刨花板增强PLA 3D打印材料。本发明3D打印材料力学性能远高于普通的聚乳酸打印材料，经过FDM型3D打印机测试，该3D打印材料完全适用于FDM快速成型技术，可用于打印家具、玩具、艺术品、模型设计等。

技术领域

本发明属于高分子材料及3D打印材料领域，具体涉及一种改性刨花板、增强聚乳酸3D打印材料及其制备方法。

背景技术

刨花板发展的时间短，但发展的速度快，从1961年在世界人造板生产中占比例最小的一个板种，到1985年己成为世界产量最高的人造板品种，同时也产生了大量废弃刨花板。由于刨花板是高游离甲醛产品，且短期内不能降解，其燃烧时产生的烟雾亦含有大量甲醛，对周围环境造成严重危害，因此如何处理废弃刨花板且做到无甲醛释放是急需解决的问题。近年来，国内外研究机构均重视废弃实木材料的可循环利用性研究，而对废弃刨花板回收利用的研究报道尚不多见。

聚乳酸（PLA）是一种比较常用的熔融沉积（FDM）型3D打印高分子材料，具有熔融时无难闻气味、可完全生物降解、对人体无毒无害等优点。但同时其韧性差、易断裂，且熔点较低、热稳定性差等力学性能的缺陷也限制了作为3D打印材料的应用范围。因此，通常采用添加增强材料如碳纤维、植物纤维等来提高其力学性能和热稳定性，其中植物纤维由于具有来源广泛、价格低廉、绿色环保等优点而受到人们关注。中国专利CN 106479050 A公开了一种以桉树纤维粉、聚烯烃塑料粉、PLA及其他助剂为原料制备的高抗冲高强度木塑复合材料，其拉伸强度最大为52.13 MPa，弯曲强度最大为62.25 MPa，弯曲模量最大为2308.28MPa，缺口冲击强度最高为4.62 KJ/m²。但在目前高精尖的市场需求下，亟待有更大的技术突破。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的之一在于提供一种改性刨花板，可以将大量存在的废弃刨花板进行资源化利用，作为相容性好且能显著提高力学性能的3D打印原料。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种改性刨花板，由包括以下步骤的方法制成：

（1）将刨花板粉碎，使用100-200目筛子过筛，得到刨花板粉料；

（2）将所得刨花板粉料在10-30℃条件下用5-10wt%的NaOH水溶液浸泡（固液质量比为1：8-12），并搅拌12-24h，然后用100-200目的滤网过滤（由于木质粉料会吸水膨胀，所以使用近似目数的过滤网也不会被过滤掉）并用水洗至中性；

（3）将所得固体置于80-85℃条件下干燥12-24h，取出后粉碎（至100-200目），即得。

优选的，所述NaOH水溶液中还含有0.4-0.8wt%的过氧化氢。

优选的，在步骤（3）之后还包括：将所得粉料放入0.4-0.8wt%的过氧化氢溶液中（固液质量比为1：8-12），10-30℃条件下搅拌12-24h后，用100-200目滤网过滤并水洗涤至中性，置于80-90℃条件下干燥12-24h，取出后粉碎（至100-200目），即得。

优选的，在步骤（3）之后还包括：将所得粉料放入浓度为5-10wt%的硅烷偶联剂或二异氰酸酯溶液中（溶剂为乙醇或丙酮，硅烷偶联剂或二异氰酸酯与刨花板粉料的质量比为1:49-99)，于20-30℃静置10-20min，然后在80-90℃水浴条件下搅拌蒸发除去溶剂，再于80-90℃条件下烘干12-24 h，取出后粉碎（至100-200目），即得。