一種3d打印pla耗材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于3D打印機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印PLA耗材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)是一種革命性的工業(yè)成型技術(shù)，原材料經(jīng)過3D打印機(jī)便能直接成型，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，不需經(jīng)過模具的制造，節(jié)省了模具制造的時(shí)間及成本，隨著3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展，其對(duì)材料的要求也迅速提高，現(xiàn)有的3D打印耗材主要PLA塑料(聚乳酸)、ABS、nylon618、PVA等，其中，由于PLA塑料是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過程制成乳酸，再通過化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸，其具有良好的生物降解性，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，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料，符合美國FDA標(biāo)準(zhǔn)，因此，PLA塑料廣泛應(yīng)用于3D打印材料中，雖然，PLA塑料在應(yīng)用中具有較高的拉伸強(qiáng)度、壓縮模量，但質(zhì)硬，韌性較差，缺乏柔性和彈性，極易彎曲變形，這些缺點(diǎn)都限制了它的應(yīng)用，為了克服PLA塑料在應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)，目前市場(chǎng)上的PLA制品，大部分都是對(duì)PLA塑料作改性加工成PLA制品的，都是添加其他樹脂共聚，而且添加的樹脂共聚占PLA制品比例頗高，因而影響PLA制品的環(huán)保方面及降解性能，失去PLA塑料本身的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]綜上所述，如何能夠在不改變PLA塑料的性能基礎(chǔ)上制造出高質(zhì)量而且環(huán)保、能自然降解的PLA制品是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種3D打印PLA耗材及其制備方法，旨在現(xiàn)有技術(shù)中為了克服PLA塑料在應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)，對(duì)PLA塑料作改性加工，從而影響PLA制品的環(huán)保方面及降解性能的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一方面，提供了一種高質(zhì)量、環(huán)保、能自然降解的3D打印PLA耗材，包括如下重量百分比的組份:
[0006]PLA 塑料99.3-99.7%
[0007]顏料0.1-0.3%
[0008]助劑0.2-0.4%。
[0009]具體地，所述PLA塑料的熔點(diǎn)為175?185°C，密度為1.20-1.30kg/L，特性粘數(shù)IV為 0.2 ?8dl/g。
[0010]具體地，所述PLA塑料的重均分子量為40000-200000。
[0011]具體地，所述PLA塑料為L型聚乳酸或D型聚乳酸，其在190°C /2.16kg條件下熔融指數(shù)為5-30g/10min。
[0012]具體地，所述顏料為有機(jī)顏料或無機(jī)顏料。
[0013]另一方面，提供了一種3D打印PLA耗材制備方法，包括以下步驟:
[0014](I)稱取配方組分
[0015]按照權(quán)利要求1所述3D打印PLA耗材的配方分別稱取所述PLA塑料、顏料及助劑；
[0016](2)制備混合物
[0017]將步驟(I)中稱取的所述PLA塑料、顏料及助劑放入高速混合機(jī)中混合5-20min，混合均勻，得到混合物；
[0018](3)制備PLA顏色塑料粒
[0019]將步驟(2)中得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)耦合擠出，得到PLA顏色塑料粒；
[0020](4)制備3D打印PLA耗材
[0021]將步驟(3)中得到的PLA顏色塑料粒加入3D制線機(jī)，制備得到3D打印PLA耗材。
[0022]具體地，步驟(3)中，所述雙螺桿擠出機(jī)的工藝條件為:擠出溫度為200_230°C，雙螺桿擠出機(jī)的長徑比為40:1?52:1，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為300-550rpm。
[0023]具體地，步驟(4)中，所述3D打印PLA耗材的截面為圓形，所述3D打印PLA耗材的直徑為1.7-1.8mm。
[0024]具體地，步驟(4)中，所述3D打印PLA耗材的截面為圓形，所述3D打印PLA耗材的直徑為2.8-3.0mm。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明3D打印PLA耗材，采用以PLA塑料為主體，再加上少量的環(huán)保顏料及助劑，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)偶合擠出，做成PLA顏色粒，然后再經(jīng)過3D制線機(jī)擠出得到3D打印PLA耗材，該3D打印PLA耗材能夠在不改變PLA塑料環(huán)保降解優(yōu)點(diǎn)的前提下，利用PLA塑料制造出高質(zhì)量、環(huán)保、能自然降解的PLA制品，該3D打印PLA耗材具備生物可降解性，對(duì)環(huán)境更加友好，符合目前材料的發(fā)展方向，且該制備方法工序簡單、易控、成本低。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的3D打印PLA耗材制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供一種3D打印PLA耗材，包括如下重量百分比的組份:
[0030]PLA 塑料99.3-99.7%
[0031]顏料0.1-0.3%
[0032]助劑0.2-0.4%。
[0033]具體地，上述PLA塑料是由粟米谷物提煉而成，質(zhì)硬、強(qiáng)度及剛度高，表面光亮，平順度很好，加工無氣味，符合美國FDA認(rèn)證，可自然降解，打印時(shí)不卷曲，不翹邊，其熔點(diǎn)為175?185°C，密度為1.20-1.30kg/L，特性粘數(shù)IV為0.2?8dl/g，作為優(yōu)選實(shí)施例，PLA可購置于美國Nature Works公司生成的PLA，在具體實(shí)施例中，該P(yáng)LA塑料的質(zhì)量百分含量可以是 99.3%,99.4%,99.5%,99.6%,99.7%等具體組分。
[0034]上述PLA塑料(聚乳酸)的重均分子量為40000-200000。
[0035]上述聚乳酸為L型聚乳酸或D型聚乳酸，其在190°C /2.16kg條件下熔融指數(shù)為5-30g/10min，具體熔融指數(shù)可以按照ASTM D1238標(biāo)準(zhǔn)。
[0036]上述顏料為有機(jī)顏料或無機(jī)顏料，其中，有機(jī)顏料有:酞菁紅、酞菁藍(lán)、酞菁綠、耐曬大紅、大分子紅、大分子黃、等，常用的無機(jī)顏料有:鈦白粉、炭黑、鈦黃及群青等，通過添加一定量的不同顏料，使得制成的3D打印耗材的顏色有大紅、橙色、黃色、綠色、天藍(lán)、紫色、灰色、黑色、白色、PLA原色、粉紅、配Pantone色，并且該3D打印耗材顏色分布均勻，適合打印各類大小模型，在具體實(shí)施例中，該顏料的質(zhì)量百分含量可以是0.1%,0.2%,0.3%等具體組分。
[0037]上述助劑起到潤滑及增加耐溫及硬度作用，在具體實(shí)施例中，該助劑的質(zhì)量百分含量可以是0.2%,0.3%,0.4%等具體組分。
[0038]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種3D打印PLA耗材制備方法，該制備方法流程圖如圖1所示，該制備方法包括如下步驟:
[0039](I)稱取配方組分
[0040]按照上述3D打印PLA耗材的配方分別稱取所述PLA塑料、顏料及助劑；
[0041](2)制備混合物
[0042]將步驟(I)中稱取的PLA塑料、顏料及助劑放入高速混合機(jī)中混合5-20min，混合均勻，得到混合物；
[0043](3)制備PLA顏色塑料粒
[0044]將步驟(2)中得到的混合物加入雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)耦合擠出，得到PLA顏色塑料粒；
[0045](4)制備3D打印PLA耗材
[0046]將步驟(3)中得到的PLA顏色塑料粒加入3D制線機(jī)，制備得到3D打印PLA耗材。
[0047]具體地，步驟(3)中，所述雙螺桿擠出機(jī)的工藝條件為:擠出溫度為200_230°C，雙螺桿擠出機(jī)的長徑比為40:1?52:1，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為300-550rpm，隨著溫度的提高，塑料的塑化優(yōu)良，打印出來的制品強(qiáng)度更好。
[0048]具體地，步驟(4)中，3D打印PLA耗材的截面為圓形，3D打印PLA耗材的直徑為
1.7-1.8mm，優(yōu)選為 1.75mm0
[0049]具體地，步驟(4)中，3D打印PLA耗材的截面為圓形，3D打印PLA耗材的直徑為
2.8-3.0mm,優(yōu)選為 3mm。
[0050]本發(fā)明3D打印PLA耗材制備方法，操作簡單，成本低廉，非常適于工業(yè)化生產(chǎn)，通過采用以PLA塑料為主體，再加上少量的環(huán)保顏料及助劑，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)偶合擠出，做成PLA顏色粒，然后再經(jīng)過3D制線