本发明涉及一种改性聚乳酸3d打印细丝材料及制备方法，具体属于3d打印材料
技术领域：
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背景技术：
：3d打印是一种新的快速成型技术，3d打印技术的优点是非常明显的，无需事先准备模具，并且在制造过程中不浪费大量的材料，制造手段也比较简单。其中，fdm3d打印制品可靠性高、力学性能好、价格低廉、体积小、无污染、灵活、生产操作简便且特别适合家庭、办公室使用。然而机器和材料的局限性制约了fdm3d打印的发展，其中材料约束尤为关键。由于fdm3d打印的特殊成型方式，对材料各方面的性能要求极高，如熔体流动性好、快速凝固性、成型过程中不易堵喷嘴等，所以相对品种繁多的高分子材料，适用于fdm3d打印高分子材料数量很少。目前，fdm3d打印材料大部分是非降解高分子材料，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚醚醚酮(peek)等非降解高分子材料，不符合当今绿色环保再生材料的发展标准。pla是一种生物降解fdm3d打印高分子材料，但pla脆性较高、韧性较差，难以满足更为广泛的工业要求。因此，制备一种可打印、韧性好、可完全降解的改性聚乳酸细丝材料具有更大的应用前景。为了开发适合fdm3d打印且韧性好的pla细丝材料，专利cn106117997a介绍了一种以聚乳酸、硅烷偶联剂、热塑性弹性体与木粉为主要混合组分的新型聚乳酸复合3d打印材料的制备方法；专利cn106009569a介绍了一种以聚乳酸、abs、增韧剂、相容剂熔融共混组份的增韧改性聚乳酸3d打印材料的制备方法；专利(cn105385124a、cn106496980a、cn106189135a)分别介绍以碳纤维、石墨烯、玻璃纤维为无机填料改性聚乳酸的新型聚乳酸3d打印复合材料的制备方法。以上研究采用不降解的有机物和无机物增韧改性聚乳酸的3d打印细丝材料具有较好的打印性与韧性。本发明采用一种生物降解材料增韧改性聚乳酸(pla)与适合的挤出条件参数，制备出一种新的改性聚乳酸fdm3d打印生物降解细丝材料。通过调节增韧改性剂的含量可以制备多种不同性能的fdm3d打印生物降解细丝材料，同时，增韧改性pla还是一种打印好、韧性好、可完全降解的3d打印生物细丝材料，在工业制品、生活用品，特别是在生物医疗制品等方面有着巨大的潜在应用价值。技术实现要素：本发明的目的是提供一种适合fdm3d打印生物降解高分子细丝材料的制备方法。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：步骤1：增韧改性剂和聚乳酸共混物的制备增韧改性剂和聚乳酸在60℃下真空干燥24h后，按质量比例加入到高速混合机中混合均匀，并采用挤出机熔融共混挤出造粒，制得增韧改性剂和聚乳酸共混物；共混挤出机三段加工温度分别设定为160~165℃、170~175℃和175~180℃；增韧改性剂、聚乳酸的质量比例为：0~40份∶60~100份。步骤2：增韧改性剂和聚乳酸共混物细丝的制备以步骤1制备的共混物为原料，采用桌面挤出机，在180~200℃的挤出温度与2~6rpm的螺杆转速下，挤出直径为1.75±0.1mm的增韧改性剂和聚乳酸共混物细丝，即得到改性聚乳酸3d打印细丝材料。所述的增韧改性剂是pcl(聚己内酯)、peg(聚乙二醇)或tbc(柠檬酸三丁酯)。本发明的有益效果：本发明采用增韧改性pla制备fdm3d打印高分子材料，既克服了fdm3d打印高分子材料种类的限制，又改善了pla的韧性，同时还可完全降解，在工业制品、生活用品，特别是在生物医疗制品等方面有着巨大的潜在应用价值。具体实施方式实施例1步骤1：聚乳酸(pla)/聚己内酯(pcl)共混物的制备将pla和pcl在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/pcl共混物，挤出机三段温度分别设定为165℃、175℃、180℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸100份，聚己内酯0份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(190℃)与螺杆转速(3.5rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例2步骤1：pla/pcl共混物的制备将pla和pcl在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/pcl共混物，挤出机三段温度分别设定为165℃、175℃、180℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸100份，聚己内酯0份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(200℃)与螺杆转速(5rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例3步骤1：pla/pcl共混物的制备将pla和pcl在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/pcl共混物，挤出机三段温度分别设定为165℃、175℃、180℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸90份，聚己内酯10份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(195℃)与螺杆转速(3.6rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例4步骤1：pla/pcl共混物的制备将pla和pcl在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/pcl共混物，挤出机三段温度分别设定为165℃、175℃、180℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸80份，聚己内酯20份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(195℃)与螺杆转速(3.8rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例5步骤1：pla/pcl共混物的制备将pla和pcl在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/pcl共混物，挤出机三段温度分别设定为165℃、175℃、180℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸70份，聚己内酯30份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(190℃)与螺杆转速(4rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例6步骤1：pla/pcl共混物的制备将pla和pcl在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/pcl共混物，挤出机三段温度分别设定为165℃、175℃、180℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸60份，聚己内酯40份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(190℃)与螺杆转速(4.8rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例1-6的细丝性能测试如下(细丝的密度为d、细丝的表面粗糙度为ra、细丝的极限拉伸应力为σ、细丝的断裂伸长率为eb)实施例7步骤1：pla/peg共混物的制备将pla和peg在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量在高速混合机中充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/peg共混物，挤出机三段温度分别设定为162℃、172℃、178℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸90份，聚乙二醇10份。步骤2：pla/pcl共混物细丝的制备在一定的挤出温度(190℃)与螺杆转速(3.8rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例7的细丝性能测试如下(细丝的密度为d、细丝的表面粗糙度为ra、细丝的极限拉伸应力为σ、细丝的断裂伸长率为eb)d(g·cm-3)ra(um)σ(mpa)eb(%)1.19±0.040.116±0.00947.1±4.611.8±1.3实施例8步骤1：pla/tbc共混物的制备将pla在60℃下真空干燥24h，然后按照一定配比称量充分混合，采用单螺杆挤出机熔融挤出造粒制备pla/tbc共混物，挤出机三段温度分别设定为160℃、170℃、175℃，共混物按质量份数组成：聚乳酸90份，柠檬酸三丁酯10份。步骤2：pla/tbc共混物细丝的制备在一定的挤出温度(190℃)与螺杆转速(4.0rpm)下，使用桌面挤出机制备合格细丝。实施例8的细丝性能测试如下(细丝的密度为d、细丝的表面粗糙度为ra、细丝的极限拉伸应力为σ、细丝的断裂伸长率为eb)d(g·cm-3)ra(um)σ(mpa)eb(%)1.13±0.050.102±0.01142.1±4.618.9±4.3当前第1页12