本發(fā)明涉及3d打印材料的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料。

背景技術(shù)：

3d打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)或快速成型技術(shù)，最早起源于20世紀(jì)80年代，是一種由計算機(jī)輔助設(shè)計數(shù)據(jù)通過成型設(shè)備以材料逐層疊加的方式來實現(xiàn)實體制造的技術(shù)。3d打印技術(shù)是一種新興的、很有發(fā)展前途的制造技術(shù)，實現(xiàn)了材料從減材制造到增材制造的重大改變，其材料的利用率在90％以上。與傳統(tǒng)工業(yè)的減材制造相比，3d打印技術(shù)將生產(chǎn)制造從大型、復(fù)雜的傳統(tǒng)工業(yè)制造過程中分離出來，改變了傳統(tǒng)工業(yè)的制造理念、生產(chǎn)加工方式和管理模式，將撼動全球的制造業(yè)，被稱為是“第三次工業(yè)革命”的技術(shù)代表。3d打印技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車制造、教學(xué)研究、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

聚乳酸作為一種可生物降解材料,具有可再生性，其原材料乳酸來源廣泛，可通過玉米、淀粉等農(nóng)產(chǎn)品發(fā)酵獲得，pla強(qiáng)度高，生物相容性好。相比于熔融沉積成型工藝中常用的丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料，pla材料環(huán)保、氣味低，適合室內(nèi)使用，同時較低的收縮率也使得在打印大尺寸模型時，即使不加熱熱床也不會發(fā)生翹邊現(xiàn)象。但是聚乳酸也存在諸如韌性差、熔體強(qiáng)度低等缺點，導(dǎo)致成型困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，運(yùn)用于環(huán)保領(lǐng)域，具有優(yōu)異的硬度和耐磨性能。

本發(fā)明提出的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸80-120份、硅橡膠15-25份、三元乙丙橡膠15-35份、氫化丁晴橡膠5-15份、氯磺化聚乙烯橡膠4-8份、聚氟乙稀樹脂2-5份、木質(zhì)纖維粉1-9份、玻璃纖維4-12份、改性劍麻纖維10-20份、二氧化硅2-6份、碳化硅2-8份、納米蒙脫土4-6份、單壁碳納米管2-5份、富勒烯二硫化鎢1-4份、納米炭黑3-5份、硅烷偶聯(lián)劑kh-5603-6份、氯化石蠟1-5份、聚乙二醇2-5份、防老劑d1-4份、分散劑1-3份、增塑劑2-5份、促進(jìn)劑3-9份。

優(yōu)選地，改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：將椰纖維于室溫下浸入氫氧化鈉溶液中，攪拌，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中干燥，冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加凹凸棒石混合均勻，研磨后過篩，然后加入聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中攪拌，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

優(yōu)選地，改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：將椰纖維于室溫下浸入氫氧化鈉溶液中，于350-550r/min轉(zhuǎn)速攪拌20-40min，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中于50-70℃干燥20-28h，至含水率為2-5％后冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加凹凸棒石混合均勻，研磨后過20-40目篩，然后加入聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中于160-190℃，50-70r/min轉(zhuǎn)速攪拌20-40min，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

優(yōu)選地，改性聚乳酸的制備工藝中，椰纖維、氫氧化鈉溶液、凹凸棒石和聚乳酸的重量比為2-5：1-3：4-8：4-5。

優(yōu)選地，改性聚乳酸的制備工藝中，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-12％。

優(yōu)選地，改性劍麻纖維按如下工藝進(jìn)行制備：將劍麻纖維、l-丙交酯單體和過硫酸鉀混合均勻，升溫至120-140℃，保溫20-40min，于650-850r/min轉(zhuǎn)速攪拌1-3h，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維。

優(yōu)選地，改性劍麻纖維的制備工藝中，劍麻纖維、l-丙交酯單體和過硫酸鉀的重量比為1-3：2-5：3-6。

本發(fā)明的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料包括改性聚乳酸、硅橡膠、三元乙丙橡膠、氫化丁晴橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚氟乙稀樹脂、木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、改性劍麻纖維、二氧化硅、碳化硅、納米蒙脫土、單壁碳納米管、富勒烯二硫化鎢、納米炭黑、硅烷偶聯(lián)劑kh-560、氯化石蠟、聚乙二醇、防老劑d、分散劑、增塑劑和促進(jìn)劑。改性聚乳酸通過將椰纖維于室溫下浸入氫氧化鈉溶液中，攪拌，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中干燥，冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加凹凸棒石混合均勻，研磨后過篩，然后加入聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中攪拌，冷卻是室溫得到改性聚乳酸，通過對椰纖維進(jìn)行堿化處理，接著通過加入凹凸棒石和聚乳酸進(jìn)行共混，實現(xiàn)了對聚乳酸耐磨和韌性的提高，運(yùn)用到本發(fā)明的3d打印材料中，有效提高了本發(fā)明3d打印材料的韌性、耐磨性和硬度。其中改性劍麻纖維通過將劍麻纖維、l-丙交酯單體和過硫酸鉀混合均勻，升溫，保溫，攪拌，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維，以過硫酸鉀為引發(fā)劑，以l-丙交酯單體作為改性單體，以劍麻纖維作為基體料，共混改性后得到的改性劍麻纖維不僅具有優(yōu)異的韌性，還具有優(yōu)異的硬度和耐磨性能。本發(fā)明的3d打印材料運(yùn)用于環(huán)保領(lǐng)域，具有優(yōu)異的硬度和耐磨性能。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做出詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)了解，實施例只用于說明本發(fā)明，而不是用于對本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

具體實施方式中，改性聚乳酸的重量份可以為80份、85份、90份、95份、100份、105份、110份、115份、120份；硅橡膠的重量份可以為15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份；三元乙丙橡膠的重量份可以為15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份；氫化丁晴橡膠的重量份可以為5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；氯磺化聚乙烯橡膠的重量份可以為4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份；聚氟乙稀樹脂的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；木質(zhì)纖維粉的重量份可以為1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；玻璃纖維的重量份可以為4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份；改性劍麻纖維的重量份可以為10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份；二氧化硅的重量份可以為2份、3份、4份、5份、6份；碳化硅的重量份可以為2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；納米蒙脫土的重量份可以為4份、4.5份、5份、5.5份、6份；單壁碳納米管的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；富勒烯二硫化鎢的重量份可以為1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；納米炭黑的重量份可以為3份、3.5份、4份、4.5份、5份；硅烷偶聯(lián)劑kh-560的重量份可以為3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；氯化石蠟的重量份可以為1份、2份、3份、4份、5份；聚乙二醇的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；防老劑d的重量份可以為1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；分散劑的重量份可以為1份、1.5份、2份、2.5份、3份；增塑劑的重量份可以為2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；促進(jìn)劑的重量份可以為3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份。

實施例1

本發(fā)明提出的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸100份、硅橡膠20份、三元乙丙橡膠25份、氫化丁晴橡膠10份、氯磺化聚乙烯橡膠6份、聚氟乙稀樹脂3.5份、木質(zhì)纖維粉4.5份、玻璃纖維8份、改性劍麻纖維15份、二氧化硅4份、碳化硅5份、納米蒙脫土5份、單壁碳納米管3.5份、富勒烯二硫化鎢2.5份、納米炭黑4份、硅烷偶聯(lián)劑kh-5604.5份、氯化石蠟3份、聚乙二醇3.5份、防老劑d2.5份、分散劑2份、增塑劑3.5份、促進(jìn)劑6份。

改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將3.5份椰纖維于室溫下浸入2份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的氫氧化鈉溶液中，于450r/min轉(zhuǎn)速攪拌30min，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中于60℃干燥24h，至含水率為3.5％后冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加6份凹凸棒石混合均勻，研磨后過30目篩，然后加入4.5份聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中于175℃，60r/min轉(zhuǎn)速攪拌30min，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

改性劍麻纖維按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將2份劍麻纖維、3.5份l-丙交酯單體和4.5份過硫酸鉀混合均勻，升溫至130℃，保溫30min，于750r/min轉(zhuǎn)速攪拌2h，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維。

實施例2

本發(fā)明提出的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸80份、硅橡膠25份、三元乙丙橡膠15份、氫化丁晴橡膠15份、氯磺化聚乙烯橡膠4份、聚氟乙稀樹脂5份、木質(zhì)纖維粉1份、玻璃纖維12份、改性劍麻纖維10份、二氧化硅6份、碳化硅2份、納米蒙脫土6份、單壁碳納米管2份、富勒烯二硫化鎢4份、納米炭黑3份、硅烷偶聯(lián)劑kh-5606份、氯化石蠟1份、聚乙二醇5份、防老劑d1份、分散劑3份、增塑劑2份、促進(jìn)劑9份。

改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將2份椰纖維于室溫下浸入3份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的氫氧化鈉溶液中，于550r/min轉(zhuǎn)速攪拌20min，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中于70℃干燥20h，至含水率為5％后冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加4份凹凸棒石混合均勻，研磨后過40目篩，然后加入4份聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中于190℃，50r/min轉(zhuǎn)速攪拌40min，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

改性劍麻纖維按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將1份劍麻纖維、5份l-丙交酯單體和3份過硫酸鉀混合均勻，升溫至140℃，保溫20min，于850r/min轉(zhuǎn)速攪拌1h，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維。

實施例3

本發(fā)明提出的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸120份、硅橡膠15份、三元乙丙橡膠35份、氫化丁晴橡膠5份、氯磺化聚乙烯橡膠8份、聚氟乙稀樹脂2份、木質(zhì)纖維粉9份、玻璃纖維4份、改性劍麻纖維20份、二氧化硅2份、碳化硅8份、納米蒙脫土4份、單壁碳納米管5份、富勒烯二硫化鎢1份、納米炭黑5份、硅烷偶聯(lián)劑kh-5603份、氯化石蠟5份、聚乙二醇2份、防老劑d4份、分散劑1份、增塑劑5份、促進(jìn)劑3份。

改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將5份椰纖維于室溫下浸入1份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％的氫氧化鈉溶液中，于350r/min轉(zhuǎn)速攪拌40min，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中于50℃干燥28h，至含水率為2％后冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加8份凹凸棒石混合均勻，研磨后過20目篩，然后加入5份聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中于160℃，70r/min轉(zhuǎn)速攪拌20min，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

改性劍麻纖維按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將3份劍麻纖維、2份l-丙交酯單體和6份過硫酸鉀混合均勻，升溫至120℃，保溫40min，于650r/min轉(zhuǎn)速攪拌3h，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維。

實施例4

本發(fā)明提出的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸85份、硅橡膠22份、三元乙丙橡膠18份、氫化丁晴橡膠12份、氯磺化聚乙烯橡膠5份、聚氟乙稀樹脂4份、木質(zhì)纖維粉2份、玻璃纖維11份、改性劍麻纖維12份、二氧化硅5份、碳化硅3份、納米蒙脫土5.5份、單壁碳納米管3份、富勒烯二硫化鎢3份、納米炭黑3.5份、硅烷偶聯(lián)劑kh-5605份、氯化石蠟2份、聚乙二醇4份、防老劑d2份、分散劑2.5份、增塑劑3份、促進(jìn)劑8份。

改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將3份椰纖維于室溫下浸入2.5份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的氫氧化鈉溶液中，于520r/min轉(zhuǎn)速攪拌25min，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中于65℃干燥22h，至含水率為4％后冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加5份凹凸棒石混合均勻，研磨后過35目篩，然后加入4.2份聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中于185℃，55r/min轉(zhuǎn)速攪拌35min，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

改性劍麻纖維按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將1.5份劍麻纖維、4份l-丙交酯單體和4份過硫酸鉀混合均勻，升溫至135℃，保溫25min，于820r/min轉(zhuǎn)速攪拌1.5h，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維。

實施例5

本發(fā)明提出的一種環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料，其原料按重量份包括：改性聚乳酸85份、硅橡膠22份、三元乙丙橡膠18份、氫化丁晴橡膠12份、氯磺化聚乙烯橡膠5份、聚氟乙稀樹脂4份、木質(zhì)纖維粉2份、玻璃纖維11份、改性劍麻纖維12份、二氧化硅5份、碳化硅3份、納米蒙脫土5.5份、單壁碳納米管3份、富勒烯二硫化鎢3份、納米炭黑3.5份、硅烷偶聯(lián)劑kh-5605份、氯化石蠟2份、聚乙二醇4份、防老劑d2份、分散劑2.5份、增塑劑3份、促進(jìn)劑8份。

改性聚乳酸按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將3份椰纖維于室溫下浸入2.5份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11％的氫氧化鈉溶液中，于380r/min轉(zhuǎn)速攪拌35min，經(jīng)過蒸餾水沖洗至中性，真空干燥箱中于55℃干燥26h，至含水率為3％后冷卻至室溫得到物料a；然后向物料a中添加7份凹凸棒石混合均勻，研磨后過25目篩，然后加入4.8份聚乳酸混合均勻，在密煉機(jī)中于165℃，65r/min轉(zhuǎn)速攪拌25min，冷卻是室溫得到改性聚乳酸。

改性劍麻纖維按如下工藝進(jìn)行制備：按重量份將2.5份劍麻纖維、3份l-丙交酯單體和5份過硫酸鉀混合均勻，升溫至125℃，保溫35min，于680r/min轉(zhuǎn)速攪拌2.5h，冷卻至室溫得到改性劍麻纖維。

將實施例1-5中的環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料運(yùn)用到實際3d打印生產(chǎn)中，所得到的產(chǎn)品的性能進(jìn)行檢測，得到的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1：

由表1可知，實施例1-實施例5中的環(huán)保領(lǐng)域用高硬度耐磨3d打印材料韌性好，具有優(yōu)異的硬度和耐磨性能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。