本發(fā)明涉及一種高分子復合材料支撐耗材，主要應用在3D打印領域，特別是涉及一種聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料的制備方法。

背景技術：

3D打印是一種快速成型技術，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或者塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方法來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業(yè)設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業(yè)設計、建筑、工程和施工汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。

3D打印技術的發(fā)展對3D打印材料提出了新的要求，以熔融擠出成型技術為例，需要綜合考慮塑料熔絲尺寸和成型性能對噴頭溫度進行設計，若要打印大型中空制件，則必須考慮如何將中心的填充材料與表層材料分離，還必須考慮兩者在分離前具有良好的粘結性，避免表層材料塌陷。

PLA是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源所提取出的淀粉原料制成。淀粉原料經由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過化學合成轉換成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，是公認的環(huán)境友好材料。

在打印鏤空或者中空制品的時候，熔融沉積成型需要用到兩種材料，一種是PLA等成型材料，另外一種為支撐材料（能從制品表面剝離下來，支撐材料有可以使用剝離性支撐，即用手動剝離零件表面的支撐材料，也可以是水溶性支撐材料，支撐材料可以溶解在水中。）

本發(fā)明所要解決的技術問題在于雖然PLA具有可降解性、熔融溫度適中、加工工藝簡單的優(yōu)點，但是PLA本身所含官能團較少，與其他材料粘結性較差，不利于支撐材料開發(fā)。本發(fā)明主要針對PLA材料的支撐材料進行研發(fā)，利用PLA的生物可降解性及PVA的水溶性，通過“海島”共混工藝，實現針對PLA材料的支撐材料。

技術實現要素：

本發(fā)明的研究目的在于解決PLA支撐材料的研發(fā)問題，利用PVA可溶于水的優(yōu)點，利用“海島”共混工藝，采用3D打印生產線，制備一種聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料。

為了實現上述發(fā)明的目的，解決聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料在實際應用中的問題，本發(fā)明提供以下技術方案：

(1)將PLA、PVA原料分別置于80~100℃恒溫干燥箱內干燥3~4小時。

(2)按照以下組分配比配置實驗材料：PLA20%~40%，PVA60%~80%，增塑劑1%~5%，補強劑1%~5%。

（3）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合2~5分鐘，得到混合均勻的實驗料。

（4）將上述混合均勻的實驗料通過3D打印耗材生產線進行擠出拉絲，得到適用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撐耗材。其中3D打印耗材生產線擠出機的10段溫度依次為150-170℃、160-180℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、175-195℃、180-195℃。螺桿轉速為100~120r/min,喂料速度為4.5~6.5 r/min

（5） 本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明所述方法制備的聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料，主體使用材料為PLA與PVA，其中PLA具有良好的生物可降解性，對環(huán)境極其友好，是公認的環(huán)保型材料，并且非常適合用于3D打印耗材領域；PVA可溶于水，利用PVA制成的支撐材料打印鏤空或者中空制品時，該支撐材料可以很容易的從成型零件上剝離，成型零件的外形也不會因支撐的剝離而損傷。。

具體實施方式

本發(fā)明所闡述的是一種聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料的制備方法，以下通過具體實施例進一步進行說明，但本發(fā)明不僅限于以下實施例。

實施例一

(1)將PLA2003D、PVA-LD原料分別置于80℃恒溫干燥箱內干燥3小時。

(2)按照以下組分配比配置實驗材料：PLA20%，PVA80%，增塑劑朗盛MESAMOLL 1%，補強劑SE851 1%。

（3）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合2分鐘，得到混合均勻的實驗料,其中高混機的設置溫度為38℃，轉速為2200r/min

（4）將上述混合均勻的實驗料通過3D打印耗材生產線進行擠出拉絲，得到適用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撐耗材，其中擠出機的10段溫度依次為155℃、165℃、175℃、175℃、175℃、175℃、175℃、175℃、175℃、185℃。螺桿轉速為103r/min,喂料速度為4.6 r/min

（5）利用（4）所制得的聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料進行鏤空制件打印，打印過程流暢，打印制件表面光滑，粘結力好，利用常溫水將支撐材料溶解后所得表面無損傷，尺寸穩(wěn)定無變形，可完全達到3D打印支撐材料要求。

實施例二

(1)將PLA 4032D、PVA CP-1220T10原料分別置于90℃恒溫干燥箱內干燥3.5小時。

(2)按照以下組分配比配置實驗材料：PLA30%，PVA70%，伊斯曼TXIB環(huán)保增塑劑3%，補強劑SE845 3%。

（3）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合3分鐘，得到混合均勻的實驗料,其中高混機的設置溫度為40℃，轉速為2500r/min

（4）將上述混合均勻的實驗料通過3D打印耗材生產線進行擠出拉絲，得到適用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撐耗材，其中擠出機的10段溫度依次為165℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、190℃。螺桿轉速為110r/min,喂料速度為4.9 r/min

（5）利用（4）所制得的聚乳酸用水溶性3D打印支撐材料進行鏤空制件打印，打印過程流暢，打印制件表面光滑，粘結力好，利用常溫水將支撐材料溶解后所得表面無損傷，尺寸穩(wěn)定無變形，可完全達到3D打印支撐材料要求。