本發(fā)明涉及一種3D打印耗材，具體為3D打印用PLA木塑復(fù)合材料制備。
背景技術(shù)：
3D打印技術(shù)出現(xiàn)至今已有20多年歷史，該技術(shù)基于離散堆積原理，是一種先進(jìn)的增材制造技術(shù)。目前現(xiàn)有的3D打印耗材主要是單一的PLA，ABS，PVA等材料，但以上材料均存在著自身的局限性，PLA材料的成本較高、材料在55℃以上就容易變形，易堵塞設(shè)備噴嘴；ABS材料對(duì)溫度和剪切速率較敏感，在加工過(guò)程中氣味重、易變形且耐候性差；而PVA水溶性材料主要用于打印支撐型材料，用量少，且PVA分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒氣體?？傊?，目前市場(chǎng)上廣泛使用的3D打印耗材具有價(jià)格高、能耗高、加工條件要求復(fù)雜苛刻、難成型、易斷料等缺點(diǎn)。
因此，需要尋找一種3D打印耗材，其不僅價(jià)格低廉，綠色低碳環(huán)保、尺寸穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、具有加工過(guò)程中不堵孔、不斷絲、無(wú)翹曲變形等優(yōu)點(diǎn)，并且所生產(chǎn)的制品具有較好的物理機(jī)械性能和耐候性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種價(jià)格低廉，低碳環(huán)保，可百分百循環(huán)回收再利用，具有木材的天然親近感、打印時(shí)會(huì)產(chǎn)生天然木質(zhì)芳香氣味、尺寸穩(wěn)定性好、不堵孔、不翹曲、加工條件要求低，且制品具有較好的物理機(jī)械性能以及耐酸堿、防蟲(chóng)蛀、抗紫外性能力強(qiáng)等耐候性的3D打印耗材及其制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種用于3D打印用PLA木塑復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料的組分及各組分的質(zhì)量份數(shù)如下：PLA60-100份；UHMWPE8-30份；木粉15-20份；相容劑2-7份；偶聯(lián)劑2-6份；潤(rùn)滑劑2-6份；增韌劑2-5份。
進(jìn)一步，所述的PLA為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。
進(jìn)一步，所述的UHMWPE是粘均分子量高于200萬(wàn)的超高分子量聚乙烯。
進(jìn)一步，所述的木粉粒徑為400目以上。
進(jìn)一步，所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝PLA相容劑；所述的偶聯(lián)劑為鋁酸酯、鈦酸酯中的一種；所述的潤(rùn)滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酸酰胺、乙烯一丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸鋅中的兩種或多種的混合物；所述的增韌劑為聚(已二酸一丁二酸)丁二醇共聚酯。
本發(fā)明還提供了一種用于3D打印用PLA木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟如下：
1)將木粉放入到微波干燥機(jī)內(nèi)以80℃-100℃的溫度干燥1小時(shí)以上，使其含水量降至2%以下；
2)將干燥得到的木粉、空心微珠、偶聯(lián)劑加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行活化處理，充分混合5-10分鐘，得到混合物；
3)將步驟2中得到的混合物與PLA、UHMWPE、相容劑、潤(rùn)滑劑、增韌劑加入到雙錐式混合機(jī)中混合50分鐘至分散均勻，得到預(yù)混料；
4)將混合均勻的預(yù)混料加入到行星螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，其中行星螺桿造粒機(jī)從加料口到機(jī)頭各區(qū)的機(jī)筒加熱溫度依次為：一區(qū)150℃-180℃、二區(qū)180℃-200℃、三區(qū)170℃- 230℃、四區(qū)160℃-90℃；
5)將步驟4制得的顆粒料加入到35mmΦ3D打印生產(chǎn)線(xiàn)擠出拉絲，控制絲材的直徑為1。75mm。其中加料口到機(jī)頭各區(qū)的機(jī)筒加熱溫度依次為：一區(qū)150℃-170℃、二180℃-200℃、三區(qū)170℃-200℃、四區(qū)160℃-170℃；
6)所述絲材通過(guò)水槽冷卻后進(jìn)入卷線(xiàn)機(jī)收卷成成品。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的用于3D打印的生物質(zhì)木塑復(fù)合材料及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)組分中加入木粉使得制品具有木材的特點(diǎn)，即具有木材的香味，可釘、可鉆、可刨，可上漆；
2)組分中加入U(xiǎn)HMWPE，其具有極強(qiáng)的自潤(rùn)滑性和熔體流動(dòng)性，使得制品的3D打印
過(guò)程順暢進(jìn)行，不會(huì)堵住打印設(shè)備的噴嘴，提高了設(shè)備的工作效率和制品的合格率；此外，
UHMWPE具有優(yōu)異的耐磨性，打印的制品抗耐磨性能好，不易劃傷；
3)組分中加入紙漿，該原料來(lái)源廣，易回收，易降解，因此成本低廉；且長(zhǎng)徑比大，可以顯著提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能；
4)復(fù)合材料制備過(guò)程中，根據(jù)不同組分的物理性能，分兩次選擇不同的混合設(shè)備進(jìn)行混合，有利于木粉和無(wú)機(jī)物的表面活化，提高材料的界面相容性；
5)采用行星螺桿造粒機(jī)進(jìn)行物料的擠出造粒，在行星螺桿造粒機(jī)中物料的分散更均勻，塑化更充分，從而能夠獲得均一的顆粒狀原料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
按質(zhì)量份數(shù)稱(chēng)取30份400目的木粉，放入到微波干燥機(jī)內(nèi)以90℃的溫度干燥50min，使其含水量降至2%；將干燥得到的20份木粉、5份鈦酸酯偶聯(lián)劑加入到高速混合機(jī)中進(jìn)行活化處理，充分混合10分鐘，得到混合物；將上述混合物、熔融指數(shù)為5的PLA、粘均分子量為210萬(wàn)的UHMWPE，5份馬來(lái)酸酐接枝PLA相容劑、2份聚乙烯蠟和乙撐雙硬脂酸酞胺混合的潤(rùn)滑劑、2份聚(已二酸一丁二酸)丁二醇共聚酯增韌劑加入到雙錐式混合機(jī)中混合30分鐘至分散均勻，得到預(yù)混料；將混合均勻的預(yù)混料加入到行星螺桿造粒機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，其中行星螺桿造粒機(jī)從加料口到機(jī)頭各區(qū)的機(jī)筒加熱溫度依次為：一區(qū)150℃-180℃、二區(qū)180℃-200℃、三區(qū)170℃- 230℃、四區(qū)160℃-190℃；將上述制得的顆粒料進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為1.75mm；其中加料口到機(jī)頭各區(qū)的機(jī)筒加熱溫度依次為：一區(qū)150℃-170℃、二180℃-200℃、三區(qū)170℃-200℃、四區(qū)160℃-170℃；所述絲材通過(guò)水槽冷卻后進(jìn)入卷線(xiàn)機(jī)收卷成成品。