一种3d打印pla耗材及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于3D打印机领域，尤其涉及一种3D打印PLA耗材及其制备方法。
【背景技术】
[0002]3D打印技术是一种革命性的工业成型技术，原材料经过3D打印机便能直接成型，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，不需经过模具的制造，节省了模具制造的时间及成本，随着3D打印技术的迅速发展，其对材料的要求也迅速提高，现有的3D打印耗材主要PLA塑料(聚乳酸)、ABS、nylon618、PVA等，其中，由于PLA塑料是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提出的淀粉原料制成，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，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料，符合美国FDA标准，因此，PLA塑料广泛应用于3D打印材料中，虽然，PLA塑料在应用中具有较高的拉伸强度、压缩模量，但质硬，韧性较差，缺乏柔性和弹性，极易弯曲变形，这些缺点都限制了它的应用，为了克服PLA塑料在应用中存在的缺点，目前市场上的PLA制品，大部分都是对PLA塑料作改性加工成PLA制品的，都是添加其他树脂共聚，而且添加的树脂共聚占PLA制品比例颇高，因而影响PLA制品的环保方面及降解性能，失去PLA塑料本身的优点。
[0003]综上所述，如何能够在不改变PLA塑料的性能基础上制造出高质量而且环保、能自然降解的PLA制品是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种3D打印PLA耗材及其制备方法，旨在现有技术中为了克服PLA塑料在应用中存在的缺点，对PLA塑料作改性加工，从而影响PLA制品的环保方面及降解性能的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一方面，提供了一种高质量、环保、能自然降解的3D打印PLA耗材，包括如下重量百分比的组份:
[0006]PLA 塑料99.3-99.7%
[0007]颜料0.1-0.3%
[0008]助剂0.2-0.4%。
[0009]具体地，所述PLA塑料的熔点为175?185°C，密度为1.20-1.30kg/L，特性粘数IV为 0.2 ?8dl/g。
[0010]具体地，所述PLA塑料的重均分子量为40000-200000。
[0011]具体地，所述PLA塑料为L型聚乳酸或D型聚乳酸，其在190°C /2.16kg条件下熔融指数为5-30g/10min。
[0012]具体地，所述颜料为有机颜料或无机颜料。
[0013]另一方面，提供了一种3D打印PLA耗材制备方法，包括以下步骤:
[0014](I)称取配方组分
[0015]按照权利要求1所述3D打印PLA耗材的配方分别称取所述PLA塑料、颜料及助剂；
[0016](2)制备混合物
[0017]将步骤(I)中称取的所述PLA塑料、颜料及助剂放入高速混合机中混合5-20min，混合均匀，得到混合物；
[0018](3)制备PLA颜色塑料粒
[0019]将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机中，经耦合挤出，得到PLA颜色塑料粒；
[0020](4)制备3D打印PLA耗材
[0021]将步骤(3)中得到的PLA颜色塑料粒加入3D制线机，制备得到3D打印PLA耗材。
[0022]具体地，步骤(3)中，所述双螺杆挤出机的工艺条件为:挤出温度为200_230°C，双螺杆挤出机的长径比为40:1?52:1，双螺杆挤出机的转速为300-550rpm。
[0023]具体地，步骤(4)中，所述3D打印PLA耗材的截面为圆形，所述3D打印PLA耗材的直径为1.7-1.8mm。
[0024]具体地，步骤(4)中，所述3D打印PLA耗材的截面为圆形，所述3D打印PLA耗材的直径为2.8-3.0mm。
[0025]本发明的有益效果为:本发明3D打印PLA耗材，采用以PLA塑料为主体，再加上少量的环保颜料及助剂，经过双螺杆挤出机偶合挤出，做成PLA颜色粒，然后再经过3D制线机挤出得到3D打印PLA耗材，该3D打印PLA耗材能够在不改变PLA塑料环保降解优点的前提下，利用PLA塑料制造出高质量、环保、能自然降解的PLA制品，该3D打印PLA耗材具备生物可降解性，对环境更加友好，符合目前材料的发展方向，且该制备方法工序简单、易控、成本低。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本发明实施例提供的3D打印PLA耗材制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0029]本发明实施例提供一种3D打印PLA耗材，包括如下重量百分比的组份:
[0030]PLA 塑料99.3-99.7%
[0031]颜料0.1-0.3%
[0032]助剂0.2-0.4%。
[0033]具体地，上述PLA塑料是由粟米谷物提炼而成，质硬、强度及刚度高，表面光亮，平顺度很好，加工无气味，符合美国FDA认证，可自然降解，打印时不卷曲，不翘边，其熔点为175?185°C，密度为1.20-1.30kg/L，特性粘数IV为0.2?8dl/g，作为优选实施例，PLA可购置于美国Nature Works公司生成的PLA，在具体实施例中，该PLA塑料的质量百分含量可以是 99.3%,99.4%,99.5%,99.6%,99.7%等具体组分。
[0034]上述PLA塑料(聚乳酸)的重均分子量为40000-200000。
[0035]上述聚乳酸为L型聚乳酸或D型聚乳酸，其在190°C /2.16kg条件下熔融指数为5-30g/10min，具体熔融指数可以按照ASTM D1238标准。
[0036]上述颜料为有机颜料或无机颜料，其中，有机颜料有:酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、等，常用的无机颜料有:钛白粉、炭黑、钛黄及群青等，通过添加一定量的不同颜料，使得制成的3D打印耗材的颜色有大红、橙色、黄色、绿色、天蓝、紫色、灰色、黑色、白色、PLA原色、粉红、配Pantone色，并且该3D打印耗材颜色分布均匀，适合打印各类大小模型，在具体实施例中，该颜料的质量百分含量可以是0.1%,0.2%,0.3%等具体组分。
[0037]上述助剂起到润滑及增加耐温及硬度作用，在具体实施例中，该助剂的质量百分含量可以是0.2%,0.3%,0.4%等具体组分。
[0038]相应地，本发明实施例提供了一种3D打印PLA耗材制备方法，该制备方法流程图如图1所示，该制备方法包括如下步骤:
[0039](I)称取配方组分
[0040]按照上述3D打印PLA耗材的配方分别称取所述PLA塑料、颜料及助剂；
[0041](2)制备混合物
[0042]将步骤(I)中称取的PLA塑料、颜料及助剂放入高速混合机中混合5-20min，混合均匀，得到混合物；
[0043](3)制备PLA颜色塑料粒
[0044]将步骤(2)中得到的混合物加入双螺杆挤出机中，经耦合挤出，得到PLA颜色塑料粒；
[0045](4)制备3D打印PLA耗材
[0046]将步骤(3)中得到的PLA颜色塑料粒加入3D制线机，制备得到3D打印PLA耗材。
[0047]具体地，步骤(3)中，所述双螺杆挤出机的工艺条件为:挤出温度为200_230°C，双螺杆挤出机的长径比为40:1?52:1，双螺杆挤出机的转速为300-550rpm，随着温度的提高，塑料的塑化优良，打印出来的制品强度更好。
[0048]具体地，步骤(4)中，3D打印PLA耗材的截面为圆形，3D打印PLA耗材的直径为
1.7-1.8mm，优选为 1.75mm0
[0049]具体地，步骤(4)中，3D打印PLA耗材的截面为圆形，3D打印PLA耗材的直径为
2.8-3.0mm,优选为 3mm。
[0050]本发明3D打印PLA耗材制备方法，操作简单，成本低廉，非常适于工业化生产，通过采用以PLA塑料为主体，再加上少量的环保颜料及助剂，经过双螺杆挤出机偶合挤出，做成PLA颜色粒，然后再经过3D制线