本发明涉及一种低成本生物可降解的高分子复合材料，主要应用在3D打印领域，特别是涉及一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法。
背景技术：
3D打印是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或者塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方法来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
随着3D打印技术的日益成熟，打印材料的发展越来越成为推动3D打印前进的关键环节。现有的3D打印耗材方面，高分子材料与金属运用最为广泛，其中，高分子复合材料以其易于加工、处理简单、质量相对轻便等方面的优点，在材料应用领域尤为突出。但是，随着当前社会环境污染问题的日益严峻，许多对环境可能造成污染的材料都遭到了淘汰或者限制使用。在高分子材料中，聚乳酸（PLA）以其独特的生物可降解性及环境友好性，获得了极大地好评。PLA是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源所提取出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸，再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，是公认的环境友好材料。
淀粉是一种天然高分子化合物，其来源广泛，品种繁多，成本低廉，且能在各种自然环境下降解，不会造成任何污染。因此，PLA/淀粉共混材料制备而成的3D打印耗材可以作为一种完成生物可降解材料使用，并降低耗材成本。
本发明所要解决的技术问题在于现有高分子材料制成的3D打印耗材大多数在环境中不可完全降解，对环境会产生污染。利用生物可降解材料聚乳酸（PLA）及淀粉熔融共混制备而成的3D打印耗材，不仅对环境友好，可完全降解，分解成二氧化碳和水，并且结合淀粉来源广泛，成本低廉等特点，降低了耗材成本。
技术实现要素：
本发明的研究目的在于解决3D打印耗材的研发问题，利用淀粉的廉价性及生物课降解性，结合PLA生物可降解性、环境友好性，利用单螺杆高温挤出机熔融共混工艺，采用3D打印生产线，制备一种低成本生物可降解的3D打印耗材。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
（1） 原料按重量份数计包括59份至79.9份的生物可降解树脂、15份至35份的生物可降解填充物、1份至3份的润滑剂、0.1份至1份的抗氧剂。
(2 ) 将所需要量的生物可降解树脂、生物可降解填充物、润滑剂、相容剂和抗氧剂搅拌混合均匀后得到混合料，其中：搅拌速度为800转/分至2300转/分，搅拌时间为15s至35s。
(3 )将混合料喂入单螺杆挤出机进行混炼和熔融，在混炼和熔融的过程中，一区的温度为170℃至180℃，二区的温度为175℃至185℃，三区的温度为180℃至185℃，眼模的温度为180℃至185℃，机夹的温度为180℃至185℃，机头的温度为180℃至190℃。
（4）将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却，其中，冷却水的温度为50℃至60℃。
（5）冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪，通过调节喂料速度及牵引速度，调节线材直径，其中，线材直径为1.73mm至1.77mm。
（6）通过自动收卷机，将直径调节合格的线材收卷成盘，其中每盘的线材重量为1000g至1030g。
（7）将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封，包装完成。
本发明的优点在于：本发明所述方法制备的低成本生物可降解3D打印耗材，主体使用材料为PLA与淀粉，其中PLA在环境中可完全降解，对环境无污染，淀粉价格低廉，且具有生物可降解性，在自然环境下可完全降解，不污染环境。利用淀粉填充PLA制成的3D打印耗材具备满足FDM 3D打印所需耗材的力学性能和机械性能的要求，并且制件在废弃以后可完全降解，对环境不会产生污染，具有极大的市场前景与发展潜力。
具体实施方式
本发明所阐述的是一种低成本生物可降解3D打印耗材及其制备方法，以下通过具体实施例进一步进行说明，但本发明不仅限于以下实施例。
实施例一
(1)按照以下组分配比配置实验材料：PLA 4032D 60份，玉米淀粉37份，润滑剂白油2份，抗氧剂3114 0.5份，抗氧剂168 0.5份。
（2）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合20s，得到混合均匀的实验料,转速为1500r/min
（3）将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温熔融挤出，其中挤出机的6段温度依次为170℃、175℃、175℃、175℃、185℃、185℃。
（4）将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却，其中，冷却水的温度为50℃。
（5）冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪，通过调节喂料速度及牵引速度，调节线材直径，控制线材直径为1.75mm。螺杆转速为11.5Hz,收卷速度为5.6Hz.
（6）通过自动收卷机，将直径调节合格的线材收卷成盘，其中每盘的线材重量为1000g。
（7）将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封，包装完成。
实施例二
(1)按照以下组分配比配置实验材料： PLA 2003D 70份，玉米淀粉28份，润滑剂白油 1.5份，抗氧剂3114 0.25份，抗氧剂168 0.25份。
（2）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合25s，得到混合均匀的实验料,转速为1800r/min
（3）将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温熔融挤出，其中挤出机的6段温度依次为175℃、175℃、175℃、180℃、185℃、190℃。
（4）将经过混炼熔融后经过机头挤出的料条通过冷却水槽冷却，其中，冷却水的温度为55℃。
（5）冷却后的料条经过牵引机、储线架、测径仪，通过调节喂料速度及牵引速度，调节线材直径，控制线材直径为1.75mm。螺杆转速为12.6Hz,收卷速度为5.9Hz.
（6）通过自动收卷机，将直径调节合格的线材收卷成盘，其中每盘的线材重量为1000g。
（7）将收卷完成的耗材利用真空塑封机塑封，包装完成。