一种聚丁二酸丁二醇酯3d打印线材及其制备方法

文档序号:9501096阅读:467来源:国知局
一种聚丁二酸丁二醇酯3d打印线材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于本发明设及一种3D打印线材及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 3D打印技术,即增材制造技术,与机器人技术、人工智能技术一起被称为推动第Ξ 次工业革命的关键技术。3D打印技术是一种通过逐层增加堆积材料来生成Ξ维实体的快速 增材制造技术,它与传统的减材制造技术相比,具有损耗低、产品制造智能化、精准化和高 效的特点。尤其是设及到复杂形状的高端制造领域,3D打印技术显示出了巨大的优越性。
[0003] 根据打印技术原理W及所适用材料的不同,3D打印技术可分为激光烙覆成型技 术化CF)、融沉积快速成型技术(抑Μ)、选择性激光烧结技术(SLS)、立体光固化技术(SLA)、 Ξ维印刷成型(3D巧等。抑Μ是一种快速、安全、廉价的快速成型工艺,它容易操作,所用设 备成本低,工艺简洁,可用材料种类多,较为廉价且利用率高,适合办公室环境使用。目前 抑Μ系统在全球已安装的快速成型系统中约占30%,是目前流行的桌面3D打印机采用的主 流技术。
[0004] 聚乳酸(PLA)是FDM技术是目前应用最广泛的具有生物降解性和生物相容性的 高分子材料,但是PLA由于自身结构的缺陷,存在强度较低、脆性、耐热性差、初性较差等缺 点。近年来,为了改善PLA初性,研究者采用了无机纳米粒子和聚合物增初剂增初PLA的方 法来制备PLA3D打印线材。中国专利申请公开号CN103665802A公开了一种可用于3D打 印PLA材料改性方法,该方法利用无机纳米材料作为增初剂对PLA进行增初改性,该方法 虽然能够提高PLA的初性,但是但对于PLA的耐热性没有明显提高。中国专利申请公开号 CN104530669A公开了一种可用于3D打印的改性聚乳酸PLA材料及其制备方法,该方法利用 聚下二酸下二醇醋作为增初剂对PLA进行增初改性,该方法虽然能够提高PLA的初性,但是 由于改性后的线材为PLA和PBS两相体系,改性PLA的拉伸强度不高,而且在打印过程中容 易造成相分离,使得打印效果差。
[0005] 另外,PLA用于3D打印时喷头溫度一般在230°C左右,能耗较高,容易造成操作人 员烫伤,不适应用于儿童用3D打印机。中国专利申请公开号CN103980682A公开了一种3D 打印聚己内醋材料及其制备方法,该方法利用碳纳米管和石墨締做维增强材料,制备了具 有较高强度的改性聚己内醋3D打印材料,虽然聚己内醋的烙点为63°C,可W作为儿童用3D 打印机的线材,但是其耐热性较差,应用范围受到一定限制。

【发明内容】

[0006] 基于上述问题,本发明的目的在于提供一种可3D打印的PBS及其制备方法。PBS与 PLA-样,具有较好的生物降解性和生物相容性,而且PBS还具有较高的拉伸强度和初性、 较好的耐热性及耐化学试剂性、良好的可加工性等特点。但是,PBS的结晶行为对材料的性 能有很大的影响,加工过程中,PBS成核密度较低,结晶速度缓慢,且通常形成100μm左右 的大球晶,导致其性能降低。本发明采用成核剂控制PBS的结晶行为,从而达到改善3D打 印制品的成型性效果。
[0007] 本发明的上述效果是通过如下技术方案实现的:本发明所述的用于3D打印的PBS 材料,其特征是: (1) 按质量份比配方: PBS 100 成核剂 0.05-2 抗氧剂 0.02-2 抗紫外剂 0. 03-2 润滑剂 1-2 (2) 制备方法: A. 将PBS真空干燥,优选在80°C真空干燥箱中干燥12h; B. 按照质量份比配方,称取干燥后的PBS、成核剂、抗氧剂、抗紫外剂和润滑剂; C. 将称取后的各组分置于高速捏合机中,保持转速1000-6000rpm/min,高速揽拌 5-30min; 化将混合均匀的PBS、成核剂、抗氧剂、抗紫外剂和润滑剂加入到哈普转矩流变仪的挤 出平台的单螺杆挤出机加料口,单螺杆挤出机参数为:一区75-130°C,二区90-150°(:,Ξ区 90-160°C,四区 80-150°C,转速为 10-150巧m/min; E. 将挤出机模口挤出的PBS线材分别经过第一水冷槽和第二水冷槽进行冷却,得到 1. 75 + 0. 05mm或 3 + 0. 05mm的挤出线材; F. 使用卷线机将经过水冷的1. 75 + 0. 05mm或3 + 0. 05mm的挤出线材卷成捆,得到PBS 3D打印线材,卷线机所连接的牵引机的频率为5-40监。
[0008] 所述的成核剂为高岭±、碳酸巧、水滑石、凹凸棒石、云母、滑石粉、硫酸巧晶须、蒙 脱±、二氧化娃、二氧化铁、苯甲酸铜、环憐酸铜、聚乙締醇缩下醒中的一种或几种任意比例 的混合物。
[0009] 所述的抗氧剂为茶多酪、植酸、四[β- (3,5-二叔下基-4-径基苯基)丙酸]季戊 四醇醋(1010)、Ξ[2. 4-二叔下基苯基]亚憐酸醋(168)、双季戊四醇二亚憐酸醋化26)中 的一种或几种任意比例的混合物。
[0010] 所述的抗紫外剂为2-径基-4-正辛氧基二苯甲酬0JV531)、2-(2-径基-3,5-二 下叔基苯基)-5-氯代苯并Ξ挫(UV327)、2- (2-径基-5-甲基苯基)苯并Ξ氮挫扣V-P),光 稳定剂癸二酸双-2, 2, 6, 6-四甲基赃晚醇醋(770)中的一种或几种任意比例的混合物。
[0011] 所述的润滑剂为硬醋酸、N,Ν' -乙撑双硬脂酷胺巧BS)、氧化聚乙締蜡、硬醋酸儀、 白油中的一种或几种任意比例的混合物。
[0012] 所述的第一冷却水槽槽长为3m,水溫为40°C-90°C;第二冷却水槽槽长3m,槽长水 溫为o°c冰水混合物。
[0013] 本发明所述的一种PBS3D打印线材的制备方法,包括如下步骤: A. 将PBS真空干燥; B. 按照质量份配方,称取干燥后的PBS、成核剂、抗氧剂、抗紫外剂和润滑剂; C. 将称取后的各组分置于高速捏合机中,保持转速1000-6000rpm/min,高速揽拌 5-30min; 化将混合均匀的PBS、成核剂、抗氧剂、抗紫外剂和润滑剂加入到哈普转矩流变仪的挤 出平台的单螺杆挤出机加料口,单螺杆挤出机参数为:一区75-130°C,二区90-150°(:,Ξ区 90-160°C,四区 80-150°C,转速为 10-150巧m/min; E. 将挤出机模口挤出的PBS线材分别经过第一水冷槽和第二水冷槽进行冷却,得到挤 出线材; F. 使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆,得到PBS3D打印线材,卷线机所连接的 牵引机的频率为5-40监。
[0014] 所述的成核剂至少有一种选自高岭±、碳酸巧、水滑石、凹凸棒石、云母、滑石粉、 硫酸巧晶须、蒙脱±、二氧化娃、二氧化铁、苯甲酸铜、环憐酸铜或聚乙締醇缩下醒。
[0015] 所述的抗氧剂至少有一种选自茶多酪、植酸、四[β- (3,5-二叔下基-4-径基苯 基)丙酸]季戊四醇醋(1010)、Ξ巧.4-二叔下基苯基]亚憐酸醋(168)或双季戊四醇二 亚憐酸醋化26)。
[0016] 所述的第一冷却水槽的水溫为40°C-90°C;第二冷却水槽的水溫为0°C冰水混合 物。
[0017] 本发明的突出特点在于: 1、 本发明采用PBS为基材,其与PLA-样具有较好的生物降解性和生物相容性,而且具 有较好的初性; 2、PBS的打印溫度为140°C,与PLA相比具有较低的打印溫度,有利于节能降耗,可一定 程度减轻对操作人员的烫伤程度; 3、 采用成核剂对PBS结晶性能进行调控,能够有效的提高PBS结晶溫度3-20°C左右,结 晶溫度的提高,有利于从3D打印机打印出来的PBS烙体能够在较高的溫度下形成完整的结 晶形貌,提高打印制品的尺寸稳定性和降低曲翅度。
【附图说明】
[001引图1为PBS3D打印样品图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例子对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W下实例。
[0020] 实施例1 一种PBS3D打印线材: (1) 按质量份比配方: PBS 100 滑石粉 0.5 茶多酪 0.6 UV531 0. 5 硬醋酸 1 (2) 其制备方法: A.将PBS在80°C真空干燥箱中干燥12h; B. 按照质量份比配方,称取干燥后的PBS、滑石粉、茶多酪、UV531和硬醋酸; C. 将称取后的各组分置于高速捏合机中,保持转速2000rpm/min,高速揽拌7min; 化将混合均匀的PBS、、滑石粉、茶多酪、UV531和硬醋酸加入到哈普转矩流变仪的挤出 平台的单螺杆挤出机加料口,单螺杆挤出机参数为:一区75°C,二区ΙΙΟΓ,Ξ区120°C,四 区115°C,转速为10巧m/min; E. 将挤出机模口挤出的PBS线材分别经过第一水冷槽和第二水冷槽进行冷却,得到 1.75 + 0. 05mm的挤出线材; F. 使用卷线机将经过水冷的1.75 + 0. 05mm的挤出线材卷成捆,得到PBS3D打印线材, 卷线机所连接的牵引机的频率为10监。
[002。G.将F步骤中得到的1.75 + 0. 05mm的挤出线材进行3D打印测试,打印溫度 140°C,打印过程流杨,打印制品表面光滑匀称,外观美观,尺寸稳定,PBS3D打印样品图见 图1。
[002引H.将F步骤中得到的1. 75 + 0. 05mm的挤出线材进行切粒注塑成型,注塑样条分别 进行拉伸性能测试(GB/T1040. 2-2006)、弯曲强度(GB/T1446-2006)和冲击性能测试(GB/ T1943-2008),测试结果见表1。
[002引 实施例2 一种PBS3D打印线材: (1) 按质量份比配方: PBS 100 碳酸巧 0.7 1010 0.5 UV531 0. 5 邸S 1. 5 (2) 其制备方法: A. 将PBS在80°C真空干燥箱中干燥12h; B. 按照质量份比配方,称取干燥后的PBS、碳酸巧、1010、UV531和邸S; C. 将称取后的各组分置于高速捏合机中,保持转速3500rpm/min,高速揽拌15min; 化将混合均匀的PBS、碳酸巧、1010、UV531和EBS加入到哈普转矩流变仪的挤出平 台的单螺杆挤出机加料口,单螺杆挤出机参数为:一区85°C,二区120°(:,Ξ区130°C,四区 125°C,转速为 30巧m/min; E. 将挤出机模口挤出的PBS线材分别经过第一水冷槽和第二水冷槽进行冷却,得到 1.75 + 0. 05mm的挤出线材; F. 使用卷线机将经过水冷的1.75 + 0. 05mm的挤出线材卷成捆,得到PBS3D打印线材, 卷线机所连接的牵引机的频率为20监。
[0024]G.将F步骤中得到的1. 75 + 0. 05mm的挤出线材进行3D打印测试,打印溫度
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