本发明涉及一种生物材料填充的高分子复合材料，主要应用在3D打印领域，特别是涉及一种可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料及其制备方法。
背景技术：
3D打印是一种快速成型技术，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或者塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方法来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
3D打印中的熔融层积成型技术(FDM)是利用工程塑料丝(如ABS、PLA等)在熔点附近可熔化堆积的特性，打印出三维制品。当制品中出现内陷、中空结构时，选择支撑材料进行打印成型，再浸渍于特定的溶液或气氛中，使支撑材料充分溶解，获得特殊结构的制品。支撑材料在异形件的打印中起到重要的作用，关系到3D打印的应用推广。3D打印技术的发展对3D打印材料提出了新的要求，以熔融挤出成型技术为例，需要综合考虑塑料熔丝尺寸和成型性能对喷头温度进行设计，若要打印大型中空制件，则必须考虑如何将中心的填充材料与表层材料分离，还必须考虑两者在分离前具有良好的粘结性，避免表层材料塌陷。
淀粉是一种天然高分子化合物，其来源广泛，品种繁多，成本低廉，且能在各种自然环境下降解，不会造成任何污染。PVA薄膜具有极好的透明度和光泽性、较大的拉伸强度和撕裂强度、良好的奶油性能、极好的气体阻隔性、热合性与粘接好，且透湿性大，在一定条件下具有水溶性和生物降解性，因此，淀粉/PVA共混材料可以作为一种生物可降解材料使用。
本发明所要解决的技术问题在于虽然PVA具有可溶于水、可降解等优点，但是PVA热加工性能较差，加热区间较窄，超过受热区间会导致PVA原料热分解，不利于PVA材料的推广应用，在3D打印领域不利于支撑材料的开发。本发明主要利用淀粉填充PVA原料，并添加相应助剂改善复合材料的力学性能及加工性能，同时利用淀粉相对低廉的价格，降低支撑材料的成本。
技术实现要素：
本发明的研究目的在于解决PVA支撑材料的研发问题，利用淀粉的廉价性及生物课降解性，结合PVA可溶于水的优点，利用单螺杆高温挤出机熔融共混工艺，采用3D打印生产线，制备一种可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料。
为了实现上述发明的目的，解决以PVA为基体树脂的3D打印支撑材料研发与实际应用中存在的问题，本发明提供以下技术方案：
(1)将PVA原料分别置于80~100℃恒温干燥箱内干燥3~4小时；将淀粉分别置于50~60℃恒温干燥箱内干燥2~3小时。
(2)按照以下组分配比配置实验材料：PVA70%~80%，淀粉20%~30%，增塑剂1%~5%，润滑剂0.5%~1%。
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2~5分钟，得到混合均匀的实验料。
（4）将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温挤出机进行挤出拉丝、收卷，得到可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料。
（5） 本发明的优点在于：本发明所述方法制备的可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料，主体使用材料为PVA与淀粉，其中PVA在一定条件下可完全溶解于水，淀粉价格低廉，且具有生物可降解性，在自然环境下可完全降解，不污染环境。利用淀粉填充PVA制成的支撑材料打印镂空或者中空制品时，该支撑材料可很容易地从成型零件上剥离，并且成型零件的外形也不会因支撑材料的剥离而损伤，从而达到美化表面效果，提高产品价值的作用。
具体实施方式
本发明所阐述的是一种可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料及其制备方法，以下通过具体实施例进一步进行说明，但本发明不仅限于以下实施例。
实施例一
（1）将PVA-LD原料置于80℃恒温干燥箱内干燥3小时；将淀粉置于50℃恒温干燥箱内干燥2小时。
(2)按照以下组分配比配置实验材料： PVA80%，淀粉（100目）20%，增塑剂环氧大豆油 1%，润滑剂液体石蜡0.5%。
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2分钟，得到混合均匀的实验料,其中高混机的温度设置为40℃，转速为2300r/min
（4）将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温挤出机挤出拉丝，控制丝材直径1.75mm,收卷，得到可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料，其中挤出机的6段温度依次为155℃、175℃、175℃、175℃、185℃、190℃。螺杆转速为103r/min,喂料速度为4.6 r/min
（5）利用（4）所制得的可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料进行镂空制件打印，打印过程流畅，打印制件表面光滑，支撑结构牢固，粘结力好，利用常温水将支撑材料溶解后所得表面无损伤，尺寸稳定无变形，可完全达到3D打印支撑材料要求。
实施例二
(1)将PVA CP-1220T10置于90℃恒温干燥箱内干燥3.5小时；将淀粉置于55℃恒温干燥箱内干燥2.5小时.
(2)按照以下组分配比配置实验材料： PVA70%，淀粉（150目）30%，环保增塑剂环氧糠油酸丁酯3%，润滑剂硅油1%。
（3）将上述实验原料置于高速混合机中充分混合3分钟，得到混合均匀的实验料,其中高混机的设置温度为40℃，转速为2500r/min
（4）将上述混合均匀的实验料通过单螺杆高温挤出机挤出拉丝，控制丝材直径1.75mm,收卷，得到可用于3D打印的淀粉填充PVA支撑材料，其中挤出机的6段温度依次为165℃、180℃、180℃、180℃、185℃、195℃。螺杆转速为110r/min,喂料速度为5.2 r/min。
（5）利用（4）所制得的聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料进行镂空制件打印，打印过程流畅，打印制件表面光滑，粘结力好，利用常温水将支撑材料溶解后所得表面无损伤，尺寸稳定无变形，可完全达到3D打印支撑材料要求。