一種用于3d打印機的pbs木塑復合線材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其由以下重量份計的原料組成：PBS65~75份、植物纖維20~30份、擴鏈劑0.1~0.5份、交聯(lián)劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~1份、潤滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末0.5~2份。本發(fā)明將多壁碳納米管/ZnO復合粉末加入能完全降解的生物材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和植物纖維中制成復合線材，與傳統(tǒng)的聚乳酸（PLA）線材相比，具有較低的打印溫度，防止打印后翹曲問題，較好的拉伸強度和柔韌性，適用于多種3D成型技術，而且，具有木材的天然親近感、打印時會產(chǎn)生天然木質(zhì)芳香氣味，在3D打印領域有廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種用于3D打印機的PBS木塑復合線材
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及復合材料領域，特別是一種用于3D打印機的PBS/木塑復合線材。
【背景技術】
[0002] 3D打印技術又稱增材制造技術，實際上是快速成型領域的一種新興技術，它是一 種以數(shù)字模型文件為基礎，運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 構造物體的技術?；驹硎钳B層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術。目前，3D打 印技術主要被應用于產(chǎn)品原型、模具制造以及藝術創(chuàng)作、珠寶制作等領域，替代這些傳統(tǒng)依 賴的精細加工工藝。另外，3D打印技術逐漸應用于醫(yī)學、生物工程、建筑、服裝、航空等領 域，為創(chuàng)新開拓了廣闊的空間。
[0003] 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，也稱聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯，其熔點為105 °C，結晶溫度在61°C左右，相對結晶度為40~60%，是一種具有完全生物降解能力的半結晶性 樹脂，具有良好的加工性能。目前，可應用于餐飲用具、日雜用品、農(nóng)用材料、生物醫(yī)用高分 子材料、食品藥品包裝材料等方面，但是純的PBS直接應用于3D打印存在熱收縮的問題，其 初性和拉伸強度也有待進一步提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種用于3D打印機的PBS/木塑復合 線材，將多壁碳納米管/ZnO復合粉末加入能完全降解的生物材料聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 和植物纖維中制成復合線材，與傳統(tǒng)的聚乳酸(PLA)線材相比，具有較低的打印溫度，較好 的拉伸強度和柔韌性，同時具有低收縮率，防止打印后翹曲問題，適用于多種3D成型技術， 而且價格低廉，低碳環(huán)保，可百分百循環(huán)回收再利用，具有木材的天然親近感、打印時會產(chǎn) 生天然木質(zhì)芳香氣味，在3D打印領域有廣闊的應用前景。
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現(xiàn)： 一種用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS65~75份、 植物纖維20~30份、擴鏈劑0.1~0.5份、交聯(lián)劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~1份、 潤滑劑0.2~2份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末0.5~2份。
[0006] 在本發(fā)明中，所述多壁碳納米管與ZnO的重量比為1:(1~20)。所述多壁碳納米管與 ZnO的重量比為1:8。所述ZnO為花狀的納米ZnO材料。
[0007] 在本發(fā)明中，所述植物纖維選用300目的楊木纖維、松木纖維、稻殼、農(nóng)作物秸桿的 至少一種。
[0008] 本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明預先對多壁碳納米管進行處理，然后將花狀ZnO 粉末吸附在多壁碳納米管上形成復合粉末;再通過多次試驗獲得科學配比，與PBS、植物纖 維結合制得可用于3D打印機的復合線材，其與傳統(tǒng)的聚乳酸(PLA)線材相比，具有較低的打 印溫度，較好的拉伸強度和柔韌性，同時具有低收縮率，防止打印后翹曲問題，適用于多種 3D成型技術，而且復合線材價格低廉，低碳環(huán)保，可百分百循環(huán)回收再利用，具有木材的天 然親近感、打印時會產(chǎn)生天然木質(zhì)芳香氣味，在3D打印領域有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0009] 下面結合實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0010] 實施例1 一種用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS70份、松 木纖維20份、擴鏈劑0.2份、交聯(lián)劑0.3份、成核劑0.5份、抗氧劑1份、潤滑劑1份、多壁碳納米 管/ZnO復合粉末1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末由多壁碳納米管和花狀納米ZnO按 重量比1:2組成。
[0011] 該PBS復合材料制備方法如下： (1)花狀納米ZnO的制備:稱取0.76783g的二水合醋酸鋅和1.96g的氫氧化鈉分別置于 燒杯A、B中并用分別用10ml去離子水溶解形成透明溶液，將燒杯A置于冷水浴(5°C)中并勻 速攪拌，將燒杯B中的氫氧化鈉溶液緩慢勻速滴入燒杯A，分三次進行，間隔5min，得到均勻、 穩(wěn)定的前驅(qū)體溶液，用量筒量取32.5ml的前驅(qū)體溶液轉移到高壓反應釜中并密封，在180 °C 下反應4小時，待反應釜冷卻到室溫，將反應產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇反復洗滌、過濾至 濾液pH=7，然后在60°C下進行干燥，獲得花狀納米ZnO粉末。
[0012] (2)多壁碳納米管的預處理:往多壁碳納米管中加入濃硫酸和濃硝酸的混合酸，多 壁碳納米管與混合酸的重量體積比為1:135g/ml，浸泡5h后取出，用蒸餾水洗滌，并用真空 栗抽濾，抽濾至濾液呈中性，然后將多壁碳納米管放入烘箱中烘干至恒重，備用。
[0013] (3)多壁碳納米管/納米ZnO復合粉末的制備：將預處理后的多壁碳納米管加入 100ml去離子水中，在800kW超聲震動和1300r/min離心速度攪拌下分散200min后制得碳納 米管分散液;將花狀納米ZnO粉末加入100ml乙醇中，在1300kW超聲震動和1500r/min離心速 度攪拌下分散l〇〇min后制得納米ZnO分散液;在300kW超聲下往碳納米管分散液中加入納米 ZnO分散液，超聲90min，然后抽濾、烘干，制得多壁碳納米管/納米ZnO復合粉末。
[0014] (4)PBS/木塑復合線材的制備:將ros、松木纖維在80 °C真空干燥箱中干燥8h;將稱 取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速5000rpm/min，高速攪拌60min;混合后的物料加 入到雙螺桿擠出機加料口，雙螺桿擠出機參數(shù)為:一區(qū)121°C，二區(qū)125°C，三區(qū)135°C，四 區(qū)135°C，五區(qū)130°C，轉速為82rpm/min，擠出造粒;所造粒子干燥后用單螺桿擠出機擠出 加工成細絲，擠出機溫度設定為一區(qū)95°C，二區(qū)115°C，三區(qū)135°C，四區(qū)120°C，得到擠出線 材，即PBS/木塑復合線材。
[0015] 將線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱， 外觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，具有輕微的松木香氣。
[0016] 實施例2 基于實施例1，不同之處僅在于:松木纖維的添加量為24份;所述多壁碳納米管/ZnO復 合粉末由多壁碳納米管和花狀納米ZnO按重量比1:8組成。將制得的PBS/木塑復合線材進行 3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定 且不翹曲，具有舒適的松木香氣。
[0017] 實施例3 基于實施例1，不同之處僅在于:松木纖維的添加量為30份;所述多壁碳納米管/ZnO復 合粉末由多壁碳納米管和花狀納米ZnO按重量比1:15組成。將制得的PBS/木塑復合線材進 行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn) 定且不翹曲，松木香氣過重。
[0018] 實施例4 基于實施例2，不同之處僅在于:未添加松木纖維。將制得的PBS/木塑復合線材進行3D 打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美觀，尺寸穩(wěn)定，輕 微翹曲。
[0019] 對比例1 基于實施例1，不同之處僅在于:僅添加多壁碳納米管，未添加納米ZnO。將制得的PBS/ 木塑復合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外 觀美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，具有輕微的松木香氣。
[0020] 對比例2 基于實施例1，不同之處僅在于:未對多壁碳納米管進行預先處理。將制得的PBS/木塑 復合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀美 觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，具有輕微的松木香氣。
[0021] 對比例3 基于實施例1，不同之處僅在于:將多壁碳納米管換成單壁碳納米管。將制得的PBS/木 塑復合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀 美觀，尺寸穩(wěn)定且不翹曲，具有輕微的松木香氣。
[0022] 對比例4 基于實施例1，不同之處僅在于:不添加多壁碳納米管/ZnO復合粉末。將制得的PBS/木 塑復合線材進行3D打印測試，打印溫度145°C，打印過程流暢，打印制品表面光滑勻稱，外觀 美觀，尺寸穩(wěn)定，輕微翹曲，具有輕微的松木香氣。
[0023] 將roS復合材料制成注塑樣條，并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)，測試結果見下表。
[0024]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技 術方案，均應落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其由以下重量份計的原料組成:PBS65~75 份、植物纖維20~30份、擴鏈劑0.1~0.5份、交聯(lián)劑0.1~0.5份、成核劑0.1~2份、抗氧劑0.2~1 份、潤滑劑〇. 2~2份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末0.5~2份。2. 根據(jù)權利要求1所述的用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其特征在于，所述多壁碳 納米管與ZnO的重量比為1: (1~20)。3. 根據(jù)權利要求2所述的用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其特征在于，所述多壁碳 納米管與ZnO的重量比為1:8。4. 根據(jù)權利要求1至3任一所述的用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其特征在于，所 述ZnO為花狀的納米ZnO材料。5. 根據(jù)權利要求1所述的用于3D打印機的PBS/木塑復合線材，其特征在于，其由以下重 量份計的原料組成:PBS70份、植物纖維20份、擴鏈劑0.2份、交聯(lián)劑0.3份、成核劑0.5份、抗 氧劑1份、潤滑劑1份、多壁碳納米管/ZnO復合粉末1.2份，所述多壁碳納米管/ZnO復合粉末 由多壁碳納米管和花狀納米ZnO按重量比1:4組成。
【文檔編號】C08K7/24GK106009550SQ201610612831
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】黎淑娟
【申請人】佛山市高明區(qū)誠睿基科技有限公司