本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于3D打印的木塑復(fù)合材料及其制備方法。
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材料對溫度和剪切速率較敏感，在加工過程中氣味重、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、具有加工過程中不堵孔、不斷絲、無翹曲變形等優(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：本發(fā)明第一目的在于提供一種用于3D打印的木塑復(fù)合材料；本發(fā)明第二目的在于提供上述復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的上述目的是通過下面的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種用于3D打印的木塑復(fù)合材料，通過如下重量份的原料制備而成：聚乳酸，55～65份；稻殼粉，25～35份；紙漿，15～25份；超高分子量聚乙烯，8～12份；甲基丙烯磺酸鈉，6～8份；甘草酸二鈉，4～6份；空心微珠，4～6份；偶聯(lián)劑，1～3份；潤滑劑，1～3份；增韌劑，1～3份；抗氧劑，1～2份。進(jìn)一步地，所述的木塑復(fù)合材料通過如下重量份的原料制備而成：聚乳酸，60份；稻殼粉，30份；紙漿，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甲基丙烯磺酸鈉，7份；甘草酸二鈉，5份；空心微珠，5份；偶聯(lián)劑，2份；潤滑劑，2份；增韌劑，2份；抗氧劑，1.5份。進(jìn)一步地，所述聚乳酸為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。進(jìn)一步地，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量為300～500萬。進(jìn)一步地，所述稻殼粉的粒徑為200～300目；所述空心微珠的粒徑為600～800目；所述紙漿的粒徑為200～300目。進(jìn)一步地，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯。進(jìn)一步地，所述潤滑劑為硬脂酸鎂。進(jìn)一步地，所述增韌劑為氯化聚乙烯。進(jìn)一步地，所述抗氧劑為抗氧劑1010。上述木塑復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：步驟S1，將稻殼粉置于微波干燥機(jī)內(nèi)以80℃～100℃溫度干燥，使其含水量降至2～4％；步驟S2，將干燥的稻殼粉與紙漿、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；步驟S3，將步驟S2所得混合物與聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸鈉、甘草酸二鈉、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑加入雙錐式混合機(jī)混合20～30分鐘至分散均勻，得預(yù)混料；步驟S4，將預(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)160℃～180℃、二區(qū)180℃～200℃、三區(qū)210℃～230℃、四區(qū)170℃～190℃；步驟S5，將步驟S4制得的顆粒料加入到錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為1.5～2.5mm；其中錐形雙螺桿擠出機(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℃～170℃、二區(qū)180℃～200℃、三區(qū)170℃～190℃、四區(qū)160℃～180℃；步驟S6，所述絲材通過水槽冷卻后進(jìn)入卷線機(jī)收卷成成品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明提供的木塑復(fù)合材料潤滑性和流動(dòng)性優(yōu)異，有助于3D打印過程順暢進(jìn)行，不會(huì)堵住打印設(shè)備的噴嘴，提高了設(shè)備的工作效率和產(chǎn)品合格率；2、本發(fā)明木塑復(fù)合材料的制備方法使用常規(guī)設(shè)備即可，無需苛刻條件，易于推廣。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明保護(hù)范圍。盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。實(shí)施例1：木塑復(fù)合材料的制備原料重量份比：聚乳酸，60份；稻殼粉，30份；紙漿，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甲基丙烯磺酸鈉，7份；甘草酸二鈉，5份；空心微珠，5份；偶聯(lián)劑，2份；潤滑劑，2份；增韌劑，2份；抗氧劑，1.5份。所述聚乳酸為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量為300～500萬。所述稻殼粉的粒徑為200～300目；所述空心微珠的粒徑為600～800目；所述紙漿的粒徑為200～300目。所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯。所述潤滑劑為硬脂酸鎂。所述增韌劑為氯化聚乙烯。所述抗氧劑為抗氧劑1010。制備方法：步驟S1，將稻殼粉置于微波干燥機(jī)內(nèi)以90℃溫度干燥，使其含水量降至2～4％；步驟S2，將干燥的稻殼粉與紙漿、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8分鐘，得到混合物；步驟S3，將步驟S2所得混合物與聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸鈉、甘草酸二鈉、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑加入雙錐式混合機(jī)混合25分鐘至分散均勻，得預(yù)混料；步驟S4，將預(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)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)220℃、四區(qū)180℃；步驟S5，將步驟S4制得的顆粒料加入到錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為2mm；其中錐形雙螺桿擠出機(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)160℃、二區(qū)190℃、三區(qū)180℃、四區(qū)170℃；步驟S6，所述絲材通過水槽冷卻后進(jìn)入卷線機(jī)收卷成成品。實(shí)施例2：木塑復(fù)合材料的制備原料重量份比：聚乳酸，55份；稻殼粉，25份；紙漿，15份；超高分子量聚乙烯，8份；甲基丙烯磺酸鈉，6份；甘草酸二鈉，4份；空心微珠，4份；偶聯(lián)劑，1份；潤滑劑，1份；增韌劑，1份；抗氧劑，1份。所述聚乳酸為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量為300～500萬。所述稻殼粉的粒徑為200～300目；所述空心微珠的粒徑為600～800目；所述紙漿的粒徑為200～300目。所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯。所述潤滑劑為硬脂酸鎂。所述增韌劑為氯化聚乙烯。所述抗氧劑為抗氧劑1010。制備方法：步驟S1，將稻殼粉置于微波干燥機(jī)內(nèi)以90℃溫度干燥，使其含水量降至2～4％；步驟S2，將干燥的稻殼粉與紙漿、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8分鐘，得到混合物；步驟S3，將步驟S2所得混合物與聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸鈉、甘草酸二鈉、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑加入雙錐式混合機(jī)混合25分鐘至分散均勻，得預(yù)混料；步驟S4，將預(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)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)220℃、四區(qū)180℃；步驟S5，將步驟S4制得的顆粒料加入到錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為2mm；其中錐形雙螺桿擠出機(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)160℃、二區(qū)190℃、三區(qū)180℃、四區(qū)170℃；步驟S6，所述絲材通過水槽冷卻后進(jìn)入卷線機(jī)收卷成成品。實(shí)施例3：木塑復(fù)合材料的制備原料重量份比：聚乳酸，65份；稻殼粉，35份；紙漿，25份；超高分子量聚乙烯，12份；甲基丙烯磺酸鈉，8份；甘草酸二鈉，6份；空心微珠，6份；偶聯(lián)劑，3份；潤滑劑，3份；增韌劑，3份；抗氧劑，2份。所述聚乳酸為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量為300～500萬。所述稻殼粉的粒徑為200～300目；所述空心微珠的粒徑為600～800目；所述紙漿的粒徑為200～300目。所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯。所述潤滑劑為硬脂酸鎂。所述增韌劑為氯化聚乙烯。所述抗氧劑為抗氧劑1010。制備方法：步驟S1，將稻殼粉置于微波干燥機(jī)內(nèi)以90℃溫度干燥，使其含水量降至2～4％；步驟S2，將干燥的稻殼粉與紙漿、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8分鐘，得到混合物；步驟S3，將步驟S2所得混合物與聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸鈉、甘草酸二鈉、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑加入雙錐式混合機(jī)混合25分鐘至分散均勻，得預(yù)混料；步驟S4，將預(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)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)220℃、四區(qū)180℃；步驟S5，將步驟S4制得的顆粒料加入到錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為2mm；其中錐形雙螺桿擠出機(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)160℃、二區(qū)190℃、三區(qū)180℃、四區(qū)170℃；步驟S6，所述絲材通過水槽冷卻后進(jìn)入卷線機(jī)收卷成成品。實(shí)施例4：對比實(shí)施例原料重量份比：聚乳酸，60份；稻殼粉，30份；紙漿，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甘草酸二鈉，5份；空心微珠，5份；偶聯(lián)劑，2份；潤滑劑，2份；增韌劑，2份；抗氧劑，1.5份。所述聚乳酸為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量為300～500萬。所述稻殼粉的粒徑為200～300目；所述空心微珠的粒徑為600～800目；所述紙漿的粒徑為200～300目。所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯。所述潤滑劑為硬脂酸鎂。所述增韌劑為氯化聚乙烯。所述抗氧劑為抗氧劑1010。制備方法：步驟S1，將稻殼粉置于微波干燥機(jī)內(nèi)以90℃溫度干燥，使其含水量降至2～4％；步驟S2，將干燥的稻殼粉與紙漿、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8分鐘，得到混合物；步驟S3，將步驟S2所得混合物與聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甘草酸二鈉、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑加入雙錐式混合機(jī)混合25分鐘至分散均勻，得預(yù)混料；步驟S4，將預(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)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)220℃、四區(qū)180℃；步驟S5，將步驟S4制得的顆粒料加入到錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為2mm；其中錐形雙螺桿擠出機(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)160℃、二區(qū)190℃、三區(qū)180℃、四區(qū)170℃；步驟S6，所述絲材通過水槽冷卻后進(jìn)入卷線機(jī)收卷成成品。實(shí)施例5：對比實(shí)施例原料重量份比：聚乳酸，60份；稻殼粉，30份；紙漿，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甲基丙烯磺酸鈉，7份；空心微珠，5份；偶聯(lián)劑，2份；潤滑劑，2份；增韌劑，2份；抗氧劑，1.5份。所述聚乳酸為熔融指數(shù)為5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量為300～500萬。所述稻殼粉的粒徑為200～300目；所述空心微珠的粒徑為600～800目；所述紙漿的粒徑為200～300目。所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯。所述潤滑劑為硬脂酸鎂。所述增韌劑為氯化聚乙烯。所述抗氧劑為抗氧劑1010。制備方法：步驟S1，將稻殼粉置于微波干燥機(jī)內(nèi)以90℃溫度干燥，使其含水量降至2～4％；步驟S2，將干燥的稻殼粉與紙漿、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8分鐘，得到混合物；步驟S3，將步驟S2所得混合物與聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸鈉、潤滑劑、抗氧劑、增韌劑加入雙錐式混合機(jī)混合25分鐘至分散均勻，得預(yù)混料；步驟S4，將預(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)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)220℃、四區(qū)180℃；步驟S5，將步驟S4制得的顆粒料加入到錐形雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出拉絲，控制絲材的直徑為2mm；其中錐形雙螺桿擠出機(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)160℃、二區(qū)190℃、三區(qū)180℃、四區(qū)170℃；步驟S6，所述絲材通過水槽冷卻后進(jìn)入卷線機(jī)收卷成成品。實(shí)施例6：效果實(shí)施例分別將實(shí)施例1～5制備的木塑復(fù)合材料用于3D打印，工作12小時(shí)，統(tǒng)計(jì)3D打印機(jī)噴嘴的堵塞次數(shù)，對打印過程的流暢性進(jìn)行打分(滿分10分)，結(jié)果見下表：堵塞次數(shù)打印流暢性實(shí)施例1010實(shí)施例2010實(shí)施例3010實(shí)施例476.5實(shí)施例567.2上述結(jié)果表明，本發(fā)明提供的木塑復(fù)合材料潤滑性和流動(dòng)性優(yōu)異，有助于3D打印過程順暢進(jìn)行，不會(huì)堵住打印設(shè)備的噴嘴，提高了設(shè)備的工作效率和產(chǎn)品合格率。本發(fā)明木塑復(fù)合材料的制備方法使用常規(guī)設(shè)備即可，無需苛刻條件，易于推廣。上述實(shí)施例的作用在于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，但并不以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3