本发明涉及一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材及其制备方法。
背景技术：
3d打印又称增材制造或快速成型技术，起源于20世纪70年代末至80年代初，其关键的技术优势是采用数字化手段快速制造不同材质的复杂结构制品，可广泛应用于各个领域，工艺过程节能节材。熔融沉积成型（fdm）技术因其不涉及高温、高压、激光等危险环节，且其体积较小和成本低廉等特点，已成为3d打印主流技术中的一员，发展前景广阔。
abs是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物，因其热性能较佳、综合力学性能较优和良好的成型性能等特点，已发展成为fdm技术主流耗材。但是，abs纯料由于遇冷收缩特征明显，在成型冷却过程中容易发生翘曲变形使得打印模型边角悬空，严重的话甚至会发生模型脱离底板，导致打印失败，降低成品率。另外，打印制品在冷却定型过程中容易因收缩翘曲和层间粘结力较差共同作用导致制品开裂，从而影响制品外观和用途。因此，对其进行合理改性以符合fdm技术要求成为当下研究热点。
目前，主要采用无机粒子或纤维填充对abs进行耐翘曲改性。中国专利cn105733169a公开了一种通过添加改性sio2无机粉体制备出具有低翘曲abs专用3d打印料。中国专利cn104559034a公开了一种通过添加改性纳米粒子和纤维增强abs粒料制备较好力学性能和低翘曲3d打印用改性abs树脂。但上述专利仅围绕耐翘曲改性入手，并未考虑无机粒子或纤维填充abs会带来可能的不足，譬如加剧制品开裂、降低材料韧性等等，且制备过程均涉及二次处理或加工，制备方法较为复杂。
热塑性聚氨酯（tpu）由低聚物多元醇软段和二异氰酸酯硬段构成的嵌段共聚物，是一种无定型聚合物，具有良好的弹性和韧性。tpu主链上的氨基羧酸酯单元易与abs中的丙烯腈组分形成分子间氢键，与此同时tpu中的多元醇软段与丙烯腈还存在偶极间作用。因此，在熔融沉积成型冷却过程中abs分子链段运动能力因上述作用而受到限制，可有效抑制翘曲现象产生，从而提高制品成型率。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva）是一种可塑性热熔胶，在熔融状态下具有良好的流动性，且具有一定的粘结能力。通过适量添加，可有效改善abs材料在熔融沉积成型过程中的层间粘结力；此外，还可以提高材料的熔体流动速率，以便更好的适应成型过程。
综上所述，采用无机粒子或纤维来改善abs树脂在fdm成型过程中的翘曲具有实际可行性，但并未达到理想的效果。因此，通过弹性体改性abs树脂制备耐翘曲防开裂的abs3d打印材料具有重要的实际应用价值。
技术实现要素：
针对上述背景和问题，本发明的目的在于提供一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材及其制备方法。利用热塑性聚氨酯弹性体和abs进行熔融共混，同时加入乙烯-醋酸乙烯酯热熔胶，制备具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材。本发明制得的abs3d打印线材具有良好的耐翘曲防开裂性能，且制备方法简单方便，易于实现，具有重要的实际应用价值。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
1、一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材，其特征在于，按照重量百分比配比为：
abs45-60
tpu20-35
eva10-20
相容剂8-12
紫外光吸收剂0.2-1
抗氧剂0.2-1
白油0.5-2。
所述的eva为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，va含量不低于25%。
所述的相容剂至少有一种选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（abs-g-gma）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐（abs-g-ma）、苯乙烯-马来酸酐共聚物（sma）、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（sgma）。
所述的紫外光吸收剂至少有一种选自2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮（uv-9）、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮（uv-1200）。
所述的抗氧剂至少有一种选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯(1010)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168)。
本发明所述的一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将abs、tpu、eva和相容剂分别真空干燥，干燥后的abs、tpu、eva、相容剂、紫外光吸收剂、抗氧剂和白油按照重量百分比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
b.将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造料，得到共混颗粒，料筒温度为160-235℃，螺杆转速为50-300rpm；
c.将共混颗粒加入到3d线材生产线的单螺杆挤出机中进行挤出定型收卷，得到3d打印线材，料筒温度为200-240℃，螺杆转速为20-100rpm。
上述具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材应用于3d打印领域。
本发明的有益效果是：本发明利用热塑性聚氨酯弹性体和abs进行熔融共混，同时加入乙烯-醋酸乙烯酯热熔胶，制备具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材。本发明制得的abs3d打印线材不仅具有良好的耐翘曲防开裂性能，同样还具有成型过程中不易堵头、成型制品表面细腻等优点，而且制备方法简单方便，易于实现，具有重要的实际应用价值。
附图说明
图1为一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材打印制品（右）与普通abs3d打印线材打印制品（左）效果对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例子对本发明做进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实施例。
实施例1
1、一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材，其特征在于，按照重量百分比配比为：
abs56.5
tpu20
eva（va含量25%）12
sgma10
uv-90.2
抗氧剂10100.3
白油1。
2、上述具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材的制备方法，包括如下步骤：
a.将abs、tpu、eva和sgma分别真空干燥，干燥后的abs、tpu、eva、sgma与uv-9、抗氧剂1010和白油按照重量百分比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
b.将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造料，得到共混颗粒，料筒温度为160、175、185、192、202、210、218、220、218、215℃，螺杆转速为150rpm；
c.将共混颗粒加入到3d线材生产线的单螺杆挤出机中进行挤出定型收卷，得到3d打印线材，料筒温度为202、208、218、225、218℃，螺杆转速为30rpm。
d.将b步骤中得到的颗粒注塑成型，注塑样条分别进行拉伸性能测试(gb/t1040.2-2006)和冲击性能测试(gb/t1043.1-2008)，测试结果见表1。
e.将c步骤中得到的线材进行3d打印测试，打印模型为60×60×60mm立方体（见图1），测量平面翘曲量和观察制品是否开裂，测试结果见表1。
实施例2
1、一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材，其特征在于，按照重量百分比配比为：
abs60
tpu20
eva（va含量40%）10
sma8
uv-90.3
抗氧剂10100.5
白油1.2。
2、上述具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材的制备方法，包括如下步骤：
a.将abs、tpu、eva和sma分别真空干燥，干燥后的abs、tpu、eva、sma、uv-9、抗氧剂1010和白油按照重量百分比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
b.将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造料，得到共混颗粒，料筒温度为165、178、185、190、205、210、215、220、218、215℃，螺杆转速为180rpm；
c.将共混颗粒加入到3d线材生产线的单螺杆挤出机中进行挤出定型收卷，得到3d打印线材，料筒温度为200、210、216、228、220℃，螺杆转速为35rpm。
d.将b步骤中得到的颗粒注塑成型，注塑样条分别进行拉伸性能测试(gb/t1040.2-2006)和冲击性能测试(gb/t1043.1-2008)，测试结果见表1。
e.将c步骤中得到的线材进行3d打印测试，打印模型为60×60×60mm立方体，测量平面翘曲量和观察制品是否开裂，测试结果见表1。
实施例3
1、一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材，其特征在于，按照重量百分比配比为：
abs50
tpu25
eva（va含量28%）13
abs-g-ma10
uv-12000.5
抗氧剂1680.5
白油1。
2、上述具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材的制备方法，包括如下步骤：
a.将abs、tpu、eva和abs-g-ma分别真空干燥，干燥后的abs、tpu、eva、abs-g-ma、uv-1200、抗氧剂168和白油按照重量百分比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
b.将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造料，得到共混颗粒，料筒温度为163、175、183、190、203、212、216、223、220、216℃，螺杆转速为165rpm；
c.将共混颗粒加入到3d线材生产线的单螺杆挤出机中进行挤出卷线，得到3d打印线材，料筒温度为202、212、220、230、220℃，螺杆转速为45rpm。
d.将b步骤中得到的颗粒注塑成型，注塑样条分别进行拉伸性能测试(gb/t1040.2-2006)和冲击性能测试(gb/t1043.1-2008)，测试结果见表1。
e.将c步骤中得到的线材进行3d打印测试，打印模型为60×60×60mm立方体，测量平面翘曲量和观察制品是否开裂，测试结果见表1。
实施例4
1、一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材，其特征在于，按照重量百分比配比为：
abs48
tpu23
eva（va含量32%）15
abs-g-gma12
uv-12000.3
抗氧剂10100.3
白油1.4。
2、上述具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材的制备方法，包括如下步骤：
a.将abs、tpu、eva和abs-g-gma分别真空干燥，干燥后的abs、tpu、eva、abs-g-gma、uv-1200、抗氧剂1010和白油按照重量百分比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
b.将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造料，得到共混颗粒，料筒温度为160、175、185、192、205、210、215、222、218、214℃，螺杆转速为180rpm；
c.将共混颗粒加入到3d线材生产线的单螺杆挤出机中进行挤出定型收卷，得到3d打印线材，料筒温度为201、205、218、225、220℃，螺杆转速为32rpm。
d.将b步骤中得到的颗粒注塑成型，注塑样条分别进行拉伸性能测试(gb/t1040.2-2006)和冲击性能测试(gb/t1043.1-2008)，测试结果见表1。
e.将c步骤中得到的线材进行3d打印测试，打印模型为60×60×60mm立方体，测量平面翘曲量和观察制品是否开裂，测试结果见表1。
实施例5
1、一种耐翘曲防开裂的abs3d打印线材，其特征在于，按照重量百分比配比为：
abs55
tpu21
eva（va含量40%）15
sgma8
uv-90.2
抗氧剂1680.2
白油0.6。
2、上述具有耐翘曲防开裂的abs3d打印线材的制备方法，包括如下步骤：
a.将abs、tpu、eva和sgma分别真空干燥，干燥后的abs、tpu、eva、sgma、uv-9、抗氧剂168和白油按照重量百分比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
b.将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造料，得到共混颗粒，料筒温度为164、178、188、195、206、213、217、225、220、216℃，螺杆转速为200rpm；
c.将共混颗粒加入到3d线材生产线的单螺杆挤出机中进行挤出定型收卷，得到3d打印线材，料筒温度为200、212、225、230、225℃，螺杆转速为30rpm。
d.将b步骤中得到的颗粒注塑成型，注塑样条分别进行拉伸性能测试(gb/t1040.2-2006)和冲击性能测试(gb/t1043.1-2008)，测试结果见表1。
e.将c步骤中得到的线材进行3d打印测试，打印模型为60×60×60mm立方体，测量平面翘曲量和观察制品是否开裂，测试结果见表1。
表1材料性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。