一種聚丁二酸丁二醇酯3d打印線材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于本發(fā)明設(shè)及一種3D打印線材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印技術(shù)，即增材制造技術(shù)，與機器人技術(shù)、人工智能技術(shù)一起被稱為推動第Ξ 次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。3D打印技術(shù)是一種通過逐層增加堆積材料來生成Ξ維實體的快速 增材制造技術(shù)，它與傳統(tǒng)的減材制造技術(shù)相比，具有損耗低、產(chǎn)品制造智能化、精準化和高 效的特點。尤其是設(shè)及到復(fù)雜形狀的高端制造領(lǐng)域，3D打印技術(shù)顯示出了巨大的優(yōu)越性。
[0003] 根據(jù)打印技術(shù)原理W及所適用材料的不同，3D打印技術(shù)可分為激光烙覆成型技 術(shù)化CF)、融沉積快速成型技術(shù)（抑Μ)、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（SLS)、立體光固化技術(shù)（SLA)、 Ξ維印刷成型（3D巧等。抑Μ是一種快速、安全、廉價的快速成型工藝，它容易操作，所用設(shè) 備成本低，工藝簡潔，可用材料種類多，較為廉價且利用率高，適合辦公室環(huán)境使用。目前 抑Μ系統(tǒng)在全球已安裝的快速成型系統(tǒng)中約占30%，是目前流行的桌面3D打印機采用的主 流技術(shù)。
[0004] 聚乳酸（PLA)是FDM技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的具有生物降解性和生物相容性的 高分子材料，但是PLA由于自身結(jié)構(gòu)的缺陷，存在強度較低、脆性、耐熱性差、初性較差等缺 點。近年來，為了改善PLA初性，研究者采用了無機納米粒子和聚合物增初劑增初PLA的方 法來制備PLA3D打印線材。中國專利申請公開號CN103665802A公開了一種可用于3D打 印PLA材料改性方法，該方法利用無機納米材料作為增初劑對PLA進行增初改性，該方法 雖然能夠提高PLA的初性，但是但對于PLA的耐熱性沒有明顯提高。中國專利申請公開號 CN104530669A公開了一種可用于3D打印的改性聚乳酸PLA材料及其制備方法，該方法利用 聚下二酸下二醇醋作為增初劑對PLA進行增初改性，該方法雖然能夠提高PLA的初性，但是 由于改性后的線材為PLA和PBS兩相體系，改性PLA的拉伸強度不高，而且在打印過程中容 易造成相分離，使得打印效果差。
[0005] 另外，PLA用于3D打印時噴頭溫度一般在230°C左右，能耗較高，容易造成操作人 員燙傷，不適應(yīng)用于兒童用3D打印機。中國專利申請公開號CN103980682A公開了一種3D 打印聚己內(nèi)醋材料及其制備方法，該方法利用碳納米管和石墨締做維增強材料，制備了具 有較高強度的改性聚己內(nèi)醋3D打印材料，雖然聚己內(nèi)醋的烙點為63°C，可W作為兒童用3D 打印機的線材，但是其耐熱性較差，應(yīng)用范圍受到一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可3D打印的PBS及其制備方法。PBS與 PLA-樣，具有較好的生物降解性和生物相容性，而且PBS還具有較高的拉伸強度和初性、 較好的耐熱性及耐化學(xué)試劑性、良好的可加工性等特點。但是，PBS的結(jié)晶行為對材料的性 能有很大的影響，加工過程中，PBS成核密度較低，結(jié)晶速度緩慢，且通常形成100μm左右 的大球晶，導(dǎo)致其性能降低。本發(fā)明采用成核劑控制PBS的結(jié)晶行為，從而達到改善3D打 印制品的成型性效果。
[0007] 本發(fā)明的上述效果是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：本發(fā)明所述的用于3D打印的PBS 材料，其特征是： (1) 按質(zhì)量份比配方： PBS 100 成核劑 0.05-2 抗氧劑 0.02-2 抗紫外劑 0. 03-2 潤滑劑 1-2 (2) 制備方法： A. 將PBS真空干燥，優(yōu)選在80°C真空干燥箱中干燥12h; B. 按照質(zhì)量份比配方，稱取干燥后的PBS、成核劑、抗氧劑、抗紫外劑和潤滑劑； C. 將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉(zhuǎn)速1000-6000rpm/min，高速攬拌 5-30min; 化將混合均勻的PBS、成核劑、抗氧劑、抗紫外劑和潤滑劑加入到哈普轉(zhuǎn)矩流變儀的擠 出平臺的單螺桿擠出機加料口，單螺桿擠出機參數(shù)為：一區(qū)75-130°C，二區(qū)90-150°(：，Ξ區(qū) 90-160°C，四區(qū) 80-150°C，轉(zhuǎn)速為 10-150巧m/min; E. 將擠出機模口擠出的PBS線材分別經(jīng)過第一水冷槽和第二水冷槽進行冷卻，得到 1. 75 + 0. 05mm或 3 + 0. 05mm的擠出線材； F. 使用卷線機將經(jīng)過水冷的1. 75 + 0. 05mm或3 + 0. 05mm的擠出線材卷成捆，得到PBS 3D打印線材，卷線機所連接的牽引機的頻率為5-40監(jiān)。
[0008] 所述的成核劑為高嶺±、碳酸巧、水滑石、凹凸棒石、云母、滑石粉、硫酸巧晶須、蒙 脫±、二氧化娃、二氧化鐵、苯甲酸銅、環(huán)憐酸銅、聚乙締醇縮下醒中的一種或幾種任意比例 的混合物。
[0009] 所述的抗氧劑為茶多酪、植酸、四[β- (3,5-二叔下基-4-徑基苯基)丙酸]季戊 四醇醋（1010)、Ξ[2. 4-二叔下基苯基]亞憐酸醋（168)、雙季戊四醇二亞憐酸醋化26)中 的一種或幾種任意比例的混合物。
[0010] 所述的抗紫外劑為2-徑基-4-正辛氧基二苯甲酬0JV531)、2-(2-徑基-3,5-二 下叔基苯基)-5-氯代苯并Ξ挫（UV327)、2- (2-徑基-5-甲基苯基)苯并Ξ氮挫扣V-P)，光 穩(wěn)定劑癸二酸雙-2, 2, 6, 6-四甲基贓晚醇醋（770)中的一種或幾種任意比例的混合物。
[0011] 所述的潤滑劑為硬醋酸、N，Ν' -乙撐雙硬脂酷胺巧BS)、氧化聚乙締蠟、硬醋酸儀、 白油中的一種或幾種任意比例的混合物。
[0012] 所述的第一冷卻水槽槽長為3m，水溫為40°C-90°C;第二冷卻水槽槽長3m，槽長水 溫為o°c冰水混合物。
[0013] 本發(fā)明所述的一種PBS3D打印線材的制備方法，包括如下步驟： A. 將PBS真空干燥； B. 按照質(zhì)量份配方，稱取干燥后的PBS、成核劑、抗氧劑、抗紫外劑和潤滑劑； C. 將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉(zhuǎn)速1000-6000rpm/min，高速攬拌 5-30min； 化將混合均勻的PBS、成核劑、抗氧劑、抗紫外劑和潤滑劑加入到哈普轉(zhuǎn)矩流變儀的擠 出平臺的單螺桿擠出機加料口，單螺桿擠出機參數(shù)為：一區(qū)75-130°C，二區(qū)90-150°(：，Ξ區(qū) 90-160°C，四區(qū) 80-150°C，轉(zhuǎn)速為 10-150巧m/min; E. 將擠出機模口擠出的PBS線材分別經(jīng)過第一水冷槽和第二水冷槽進行冷卻，得到擠 出線材； F. 使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到PBS3D打印線材，卷線機所連接的 牽引機的頻率為5-40監(jiān)。
[0014] 所述的成核劑至少有一種選自高嶺±、碳酸巧、水滑石、凹凸棒石、云母、滑石粉、 硫酸巧晶須、蒙脫±、二氧化娃、二氧化鐵、苯甲酸銅、環(huán)憐酸銅或聚乙締醇縮下醒。
[0015] 所述的抗氧劑至少有一種選自茶多酪、植酸、四[β- (3,5-二叔下基-4-徑基苯 基）丙酸]季戊四醇醋（1010)、Ξ巧.4-二叔下基苯基]亞憐酸醋（168)或雙季戊四醇二 亞憐酸醋化26)。
[0016] 所述的第一冷卻水槽的水溫為40°C-90°C;第二冷卻水槽的水溫為0°C冰水混合 物。
[0017] 本發(fā)明的突出特點在于： 1、 本發(fā)明采用PBS為基材，其與PLA-樣具有較好的生物降解性和生物相容性，而且具 有較好的初性； 2、PBS的打印溫度為140°C，與PLA相比具有較低的打印溫度，有利于節(jié)能降耗，可一定 程度減輕對操作人員的燙傷程度； 3、 采用成核劑對PBS結(jié)晶性能進行調(diào)控，能夠有效的提高PBS結(jié)晶溫度3-20°C左右，結(jié) 晶溫度的提高，有利于從3D打印機打印出來的PBS烙體能夠在較高的溫度下形成完整的結(jié) 晶形貌，提高打印制品的尺寸穩(wěn)定性和降低曲翅度。
【附圖說明】
[001引圖1為PBS3D打印樣品圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實施例子對對本發(fā)明做進一步詳細說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明 的范圍僅限于W下實例。
[0020] 實施例1 一種PBS3D打印線材： (1) 按質(zhì)量份比配方： PBS 100 滑石粉 0.5 茶多酪 0.6 UV531 0. 5 硬醋酸 1 (2) 其制備方法： A.將PBS在80°C真空干燥箱中干燥12h; B. 按照質(zhì)量份比配方，稱取干燥后的PBS、滑石粉、茶多酪、UV531和硬醋酸； C. 將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉(zhuǎn)速2000rpm/min，高速攬拌7min; 化將混合均勻的PBS、、滑石粉、茶多酪、UV531和硬醋酸加入到哈普轉(zhuǎn)矩流變儀的擠出 平臺的單螺桿擠出機加料口，單螺桿擠出機參數(shù)為：一區(qū)75°C，二區(qū)ΙΙΟΓ,Ξ區(qū)120°C，四 區(qū)115°C，轉(zhuǎn)速為10巧m/min; E. 將擠出機?？跀D出的PBS線材分別經(jīng)過第一水冷槽和第二水冷槽進行冷卻，得到 1.75 + 0. 05mm的擠出線材； F. 使用卷線機將經(jīng)過水冷的1.75 + 0. 05mm的擠出線材卷成捆，得到PBS3D打印線材， 卷線機所連接的牽引機的頻率為10監(jiān)。
[002。G.將F步驟中得到的1.75 + 0. 05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度 140°C，打印過程流楊，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定，PBS3D打印樣品圖見 圖1。
[002引H.將F步驟中得到的1. 75 + 0. 05mm的擠出線材進行切粒注塑成型，注塑樣條分別 進行拉伸性能測試（GB/T1040. 2-2006)、彎曲強度（GB/T1446-2006)和沖擊性能測試（GB/ T1943-2008)，測試結(jié)果見表1。
[002引 實施例2 一種PBS3D打印線材： (1) 按質(zhì)量份比配方： PBS 100 碳酸巧 0.7 1010 0.5 UV531 0. 5 邸S 1. 5 (2) 其制備方法： A. 將PBS在80°C真空干燥箱中干燥12h; B. 按照質(zhì)量份比配方，稱取干燥后的PBS、碳酸巧、1010、UV531和邸S; C. 將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉(zhuǎn)速3500rpm/min，高速攬拌15min; 化將混合均勻的PBS、碳酸巧、1010、UV531和EBS加入到哈普轉(zhuǎn)矩流變儀的擠出平 臺的單螺桿擠出機加料口，單螺桿擠出機參數(shù)為：一區(qū)85°C，二區(qū)120°(：，Ξ區(qū)130°C，四區(qū) 125°C，轉(zhuǎn)速為 30巧m/min; E. 將擠出機模口擠出的PBS線材分別經(jīng)過第一水冷槽和第二水冷槽進行冷卻，得到 1.75 + 0. 05mm的擠出線材； F. 使用卷線機將經(jīng)過水冷的1.75 + 0. 05mm的擠出線材卷成捆，得到PBS3D打印線材， 卷線機所連接的牽引機的頻率為20監(jiān)。
[0024]G.將F步驟中得到的1. 75 + 0. 05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度