本發(fā)明涉及3D打印材料領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保型3D打印材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著3D打印需求的日益增加，可用的材料種類逐漸增多，從最初的樹脂、塑料拓展到金屬、陶瓷等。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。3D打印耗材種類雖然很多，但大多數(shù)都是以高分子聚合物為主要原料，如ABS、PE、PC等，這些材料都屬于不可降解的材料，廢棄的3D打印材料和3D打印制品對(duì)環(huán)境造成了一定的影響，而且具有制作成本高，能耗高、加工條件要求復(fù)雜、易斷料等缺點(diǎn)。目前，開發(fā)一種綠色環(huán)保的，可降解的，制作成本低廉的，具有木質(zhì)感的，并且所生產(chǎn)的制品具有較好的物理機(jī)械性能的3D打印材料尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題本發(fā)明提供一種環(huán)保型3D打印材料及其制備方法，所得到的材料經(jīng)濟(jì)環(huán)保，在短期內(nèi)強(qiáng)度高，到一定時(shí)間后又能快速分解，成本低、環(huán)保，使用方便。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種環(huán)保型3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸30-35份，秸稈30-35份，玻璃纖維20-25份，木粉10-20份，紙漿10-20份，偶聯(lián)劑2-4份，潤滑劑1-2份，抗氧劑1-2份，增韌劑1-2份，聚乙二醇1-2份，分散劑1-2份。
所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈中的一種或多種。
所述的木粉為楊木粉或松木粉。
所述的偶聯(lián)劑選用硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種。
所述潤滑劑選用聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺中的兩種或兩種以上任意比例的混合物。
所述的抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亞磷酸酯中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
所述的增韌劑為聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯。
所述分散劑為有機(jī)硅酮、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸中的任意一種。
一種環(huán)保型3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：稱取秸稈及玻璃纖維放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到70目～120目的混合粉末；
步驟二：稱取聚乳酸、木粉、紙漿、偶聯(lián)劑、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑、聚乙二醇及分散劑，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機(jī)中，在攪拌速度為25r/min～50r/min的條件下，攪拌混合5min～10min，得原料混合物；
步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，所述的擠出機(jī)的第一區(qū)段加熱溫度為120℃～140℃，第二個(gè)區(qū)段加熱溫度為150℃～170℃，第三個(gè)區(qū)段加熱溫度為180℃～190℃。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所得到的3D打印材料具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保的特點(diǎn)，通過添加秸稈、木粉及玻璃纖維，打印出來的產(chǎn)品在短期內(nèi)具有高質(zhì)量、高抗沖、高強(qiáng)度的特點(diǎn)；到一定時(shí)間后又能快速分解，且成本低，環(huán)保，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，使用方便。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1
一種環(huán)保型3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸30份，秸稈30份，玻璃纖維20份，楊木粉10份，紙漿10份，硅烷偶聯(lián)劑2份，潤滑劑1份，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯1份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯1份，聚乙二醇1份，有機(jī)硅酮1份。
所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈重量比為1:1:1的混合物。
所述潤滑劑選用硬脂酸鋅和硬脂酸鈣重量比為1:1的混合物。
一種環(huán)保型3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：稱取秸稈及玻璃纖維放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到70目目的混合粉末；
步驟二：稱取聚乳酸，楊木粉，紙漿，硅烷偶聯(lián)劑，潤滑劑，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯，聚乙二醇及有機(jī)硅酮，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機(jī)中，在攪拌速度為25r/min的條件下，攪拌混合5min，得原料混合物；
步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，所述的擠出機(jī)的第一區(qū)段加熱溫度為120℃，第二個(gè)區(qū)段加熱溫度為150℃，第三個(gè)區(qū)段加熱溫度為180℃。
實(shí)施例2
一種環(huán)保型3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸32份，水稻秸稈32份，玻璃纖維23份，松木粉15份，紙漿15份，硅烷偶聯(lián)劑3份，潤滑劑2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯1份，聚乙二醇2份，有機(jī)硅酮2份。
所述潤滑劑選用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺重量比為1:1:1的混合物。
一種環(huán)保型3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：稱取水稻秸稈及玻璃纖維放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到100目的混合粉末；
步驟二：稱取聚乳酸、松木粉、紙漿、硅烷偶聯(lián)劑、潤滑劑、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯、聚乙二醇及有機(jī)硅酮，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機(jī)中，在攪拌速度為40r/min的條件下，攪拌混合8min，得原料混合物；
步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，所述的擠出機(jī)的第一區(qū)段加熱溫度為130℃，第二個(gè)區(qū)段加熱溫度為160℃，第三個(gè)區(qū)段加熱溫度為190℃。
實(shí)施例3
一種環(huán)保型3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸35份，秸稈35份，玻璃纖維25份，松木粉20份，紙漿20份，鈦酸酯偶聯(lián)劑4份，潤滑劑2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2份，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯2份，聚乙二醇2份，氧化聚乙烯蠟2份。
所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈重量比為1:1:1的混合物。
所述潤滑劑選用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺重量比為1:1:1的混合物。
一種環(huán)保型3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：稱取秸稈及玻璃纖維放入研磨機(jī)中研磨，再進(jìn)行過篩，得到120目的混合粉末；
步驟二：稱取聚乳酸，松木粉，紙漿，鈦酸酯偶聯(lián)劑，潤滑劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯，聚(已二酸-丁二酸)丁二醇共聚酯，聚乙二醇及氧化聚乙烯蠟，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機(jī)中，在攪拌速度為50r/min的條件下，攪拌混合10min，得原料混合物；
步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行造粒，所述的擠出機(jī)的第一區(qū)段加熱溫度為140℃，第二個(gè)區(qū)段加熱溫度為170℃，第三個(gè)區(qū)段加熱溫度為190℃。
實(shí)施例1-3制備的環(huán)保型3D打印材料的主要性能如表1所示。
表1
應(yīng)當(dāng)理解的是，以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。