一种可用作3d打印的复合材料及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种复合材料，特别是涉及一种可用作3D打印的复合材料及其生 产方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，3D打印（3DP)技术发展迅速，它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。 3D打印具有以下特点：以前的部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印技术可使 企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印 机来实现；3D打印无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物 体，从而极大地缩短产品的生产周期，提高生产效率。因而，可在模具制造、工业设计等领域 被用于制造模型及一些产品的直接制造。3D打印产品范围可涉及珠宝、鞋类、工业设计、建 筑、工程和施工（AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程等 领域，市场潜力巨大，势必成为未来制造业的重点突破技术之一。但目前市场上可用于3D 打印的原材料品种比较少、价格昂贵，3D产品的机械强度和表面质量达不到要求，从而制约 了 3D打印技术的发展，表面上是3D打印机捆绑了 3D打印材料，事实上却是材料捆绑了打 印机，非常不利于降低成本和3D打印技术的应用推广。因而，发明一种可用作3D打印的复 合材料及其生产方法，十分必要。
【发明内容】
[0003] 本发明是基于上述目的，提供一种可用作3D打印的复合材料及其生产方法。
[0004] -种可用作3D打印的复合材料，由包括以下重量份数的原料制备而成：
[0005] 聚乳酸 100 淀粉 5-15 氧化微晶纤维素 5-25 微纳米纤维素 1-5 甘油 2-4 DOP 3-5
[0006] 本发明一种可用作3D打印的复合材料，其中所述的氧化微晶纤维素粒径40-120 目。
[0007] 本发明一种可用作3D打印的复合材料，其中所述的微纳米纤维素粒径80-600nm。
[0008] 本发明可用作3D打印的复合材料的生产方法，其包括以下步骤：
[0009] ①称取一定量的微晶纤维素加入到质量分数为4-10 %的氢氧化钠溶液中，浸泡 18_24h，抽滤，用蒸馏水洗至中性，真空干燥，研碎得到氢氧化钠处理的微晶纤维素；
[0010] ②称取10-20重量份氢氧化钠处理的微晶纤维素加入到100重量份的蒸馏水中， 超声处理2-4h，超声过程中控制处理体系温度为30-40°C，处理后的微晶纤维素用蒸馏水 充分洗涤，抽滤，真空干燥，研碎，得到超声活化的微晶纤维素；
[0011] ③在反应容器中加入100重量份的蒸馏水，搅拌下加入3重量份的浓硫酸和 0. 8-1. 4重量份的浓硝酸，混匀后，快速加入超声活化的微晶纤维素，升温至35-45Γ，反应 3-4h，加入少量乙二醇，继续反应1-2h，过滤，用蒸馏水充分洗涤，过滤，滤饼在40-50°C下 真空干燥24-36h，得到氧化微晶纤维素；
[0012] ④按配方量称取各原料，机械搅拌混合均匀；
[0013] ⑤将混合后的原料加入到双螺杆挤出机挤出成线，挤出机机筒温度160_180°C，模 头温度 170-200 °C ;
[0014] ⑥采用分段冷却方式对挤出的线条进行冷却定型，第一段冷却水温50_70°C，第二 段冷却水温10-20 °C，即完成。
[0015] 本发明一种可用作3D打印的复合材料，生产制造方便，传统的塑料挤出生产工艺 无需改进即可用于其生产及加工，生产过程中机械化程度较高，所需劳动力较少，生产成本 低。一种可用作3D打印的复合材料强度高，韧性好，尺寸稳定性好，气泡少，收缩率低，表面 光滑，成线性、成卷性好，可降解，环境友好。
【具体实施方式】
[0016] 以下采用实施例具体说明本发明的一种可用作3D打印的复合材料及其制备方 法。
[0017] 实施例1
[0018] 聚乳酸 IOOkg 淀粉 IOkg 氧化微晶纤维素(80目） 15kg 微纳米纤维素（340nm) 3kg 甘油 3kg DOP 4kg
[0019] ①称取一定量的微晶纤维素加入到质量分数为7%的氢氧化钠溶液中，浸泡21h， 抽滤，用蒸馏水洗至中性，真空干燥，研碎得到氢氧化钠处理的微晶纤维素；
[0020] ②称取15重量份氢氧化钠处理的微晶纤维素加入到100重量份的蒸馏水中，超声 处理3h，超声过程中控制处理体系温度为35°C，处理后的微晶纤维素用蒸馏水充分洗涤， 抽滤，真空干燥，研碎，得到超声活化的微晶纤维素；
[0021] ③在反应容器中加入100重量份的蒸馏水，搅拌下加入3重量份的浓硫酸和I. 1 重量份的浓硝酸，混匀后，快速加入超声活化的微晶纤维素，升温至40°C，反应3. 5h，加入 少量乙二醇，继续反应I. 5h，过滤，用蒸馏水充分洗涤，过滤，滤饼在45°C下真空干燥30h， 得到氧化微晶纤维素；
[0022] ④按配方量称取各原料，机械搅拌混合均匀；
[0023] ⑤将混合后的原料加入到双螺杆挤出机挤出成线，挤出机机筒温度170°C，模头温 度 185°C ;
[0024] ⑥采用分段冷却方式对挤出的线条进行冷却定型，第一段冷却水温60°C，第二段 冷却水温15 °C，即完成。
[0025] 实施例2
[0026] 聚乳酸 IOOkg 淀粉 5kg 氧化微晶纤维素(40目） 5kg 微纳米纤维素（80nm) Ikg 甘油 2kg DOP 3kg
[0027] ①称取一定量的微晶纤维素加入到质量分数为4%的氢氧化钠溶液中，浸泡18h， 抽滤，用蒸馏水洗至中性，真空干燥，研碎得到氢氧化钠处理的微晶纤维素；
[0028] ②称取10重量份氢氧化钠处理的微晶纤维素加入到100重量份的蒸馏水中，超声 处理2h，超声过程中控制处理体系温度为30°C，处理后的微晶纤维素用蒸馏水充分洗涤， 抽滤，真空干燥，研碎，得到超声活化的微晶纤维素；
[0029] ③在反应容器中加入100重量份的蒸馏水，搅拌下加入3重量份的浓硫酸和0. 8 重量份的浓硝酸，混匀后，快速加入超声活化的微晶纤维素，升温至35°C，反应3h，加入少 量乙二醇，继续反应lh，过滤，用蒸馏水充分洗涤，过滤，滤饼在40°C下真空干燥24h，得到 氧化微晶纤维素；
[0030] ④按配方量称取各原料，机械搅拌混合均匀；
[0031] ⑤将混合后的原料加入到双螺杆挤出机挤出成线，挤出机机筒温度160°C，模头温 度 170°C ;
[0032] ⑥采用分段冷却方式对挤出的线条进行冷却定型，第一段冷却水温50°C，第二段 冷却水温10 °C，即完成。
[0033] 实施例3
[0034] 聚乳酸 IOOkg 淀粉 15kg 氧化微晶纤维素（120目） 25kg 微纳米纤维素（600nm) 5kg 甘油 4kg DOP 5kg
[0035] ①称取一定量的微晶纤维素加入到质量分数为10%的氢氧化钠溶液中，浸泡 24h，抽滤，用蒸馏水洗至中性，真空干燥，研碎得到氢氧化钠处理的微晶纤维素；
[0036] ②称取20重量份氢氧化钠处理的微晶纤维素加入到100重量份的蒸馏水中，超声 处理4h，超声过程中控制处理体系温度为40°C，处理后的微晶纤维素用蒸馏水充分洗涤， 抽滤，真空干燥，研碎，得到超声活化的微晶纤维素；
[0037] ③在反应容器中加入100重量份的蒸馏水，搅拌下加入3重量份的浓硫酸和1. 4 重量份的浓硝酸，混匀后，快速加入超声活化的微晶纤维素，升温至45°C，反应4h，加