[发明专利]一种改性聚乳酸、麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料及其制备方法

权利要求书

1.一种麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：为包括麻秸秆粉和改性聚乳酸的共混物，包括以下重量百分比的原料：麻秸秆粉1-15%、改性聚乳酸80-95%、润滑剂0.1-3%和抗氧化剂0.1-3%；

所述改性聚乳酸由包括以下步骤的方法制成：将过氧化物引发剂溶解于γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中，再将所得溶液和聚乳酸混合均匀，熔融挤出、干燥，即得；所用聚乳酸原料的分子量为1×10⁶-5×10⁶；

所述麻秸秆粉由以下步骤制成：

（1）将废弃麻秸秆烘干、粉碎，再将所得粉末经球磨机研磨，过筛，得到粒径均匀的粉料；步骤（1）所述的麻秸秆为汉麻、亚麻、黄麻、红麻和苎麻中的一种或一种以上；

（2）将步骤（1）得到的粉料与碱溶液混合，使固液质量比达到1：8-12，室温搅拌18-30h，将所得混合料用水冲洗至中性，过滤、烘干，得到碱处理麻秸秆粉；所述碱溶液的浓度为1-6wt%，还含有过氧化氢0.1-3 wt%；

（3）将步骤（2）得到的碱处理麻秸秆粉与醇混合均匀，碱处理麻秸秆粉与醇的质量体积比为 1：（5-15）g/mL；然后加入硅烷偶联剂在70-90℃、密封条件下搅拌反应3-10 h；

（4）将步骤（3）反应得的混合物洗涤、过滤、烘干，得到硅烷偶联剂处理麻秸秆粉，即可。

2.根据权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：所述过氧化物引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和过氧化甲乙酮中的至少一种。

3.根据权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：所述过氧化物引发剂的用量为所述聚乳酸重量的0.05-1%。

4.根据权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的用量为所述聚乳酸重量的0.5-3%。

5.根据权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸中的一种或多种；所述抗氧化剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯，双（十八烷基）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：步骤（2）所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钡中的至少一种的水溶液。

7.根据权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于：步骤（3）所述的醇为乙醇、丙醇、丁醇和正丙醇中的至少一种；所述硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述硅烷偶联剂的用量为碱处理麻秸秆粉的1-10wt%。

8.权利要求1所述麻秸秆粉增强聚乳酸3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将所述麻秸秆粉、改性聚乳酸、润滑剂和抗氧化剂混合均匀，形成共混料，烘干，备用；

（2）将步骤（1）所得共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出后冷却切粒，所得粒料干燥备用；其中双螺杆挤出机温度为：一区150-160℃、二区160-170℃、三区175-185℃、四区170-180℃、五区170-180℃、机头170-180℃，水箱温度为20-45℃，主机和喂料机转速分别为20-30 r/min和10-15 r/min；

（3）将步骤（2）所得粒料通过单螺杆挤出机挤出、牵引、拉丝成型，收卷加工成3D打印线材；其中单螺杆挤出机的1-4段温度分别为170-175℃、175-180℃、175-180℃、175-180℃，水箱1区和水箱2区温度分别为40-45℃、30-35℃，牵引速度为50-60 mm/s，即得。