本发明属于复合材料领域，具体涉及一种用于3D打印的木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
：3D打印技术出现至今已有20多年历史，该技术基于离散-堆积原理，是一种先进的增材制造技术。目前现有的3D打印耗材主要是单一的PLA、ABS、PVA等材料，但以上材料均存在着自身的局限性，PLA材料的成本较高、材料在55℃以上就容易变形，易堵塞设备喷嘴；ABS材料对温度和剪切速率较敏感，在加工过程中气味重、易变形且耐候性差；而PVA水溶性材料主要用于打印支撑型材料，用量少，且PVA分解时会产生有毒气体。总之，目前市场上广泛使用的3D打印耗材具有价格高、能耗高、加工条件要求复杂苛刻、难成型、易断料等缺点。因此，需要寻找一种3D打印耗材，其不仅价格低廉，绿色低碳环保、尺寸稳定性好、强度高、具有加工过程中不堵孔、不断丝、无翘曲变形等优点，并且所生产的制品具有较好的物理机械性能和耐候性。技术实现要素：本发明第一目的在于提供一种用于3D打印的木塑复合材料；本发明第二目的在于提供上述复合材料的制备方法。本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：一种用于3D打印的木塑复合材料，通过如下重量份的原料制备而成：聚乳酸，55～65份；稻壳粉，25～35份；纸浆，15～25份；超高分子量聚乙烯，8～12份；甲基丙烯磺酸钠，6～8份；甘草酸二钠，4～6份；空心微珠，4～6份；偶联剂，1～3份；润滑剂，1～3份；增韧剂，1～3份；抗氧剂，1～2份。进一步地，所述的木塑复合材料通过如下重量份的原料制备而成：聚乳酸，60份；稻壳粉，30份；纸浆，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甲基丙烯磺酸钠，7份；甘草酸二钠，5份；空心微珠，5份；偶联剂，2份；润滑剂，2份；增韧剂，2份；抗氧剂，1.5份。进一步地，所述聚乳酸为熔融指数为5的聚乳酸。进一步地，所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万。进一步地，所述稻壳粉的粒径为200～300目；所述空心微珠的粒径为600～800目；所述纸浆的粒径为200～300目。进一步地，所述偶联剂为钛酸酯。进一步地，所述润滑剂为硬脂酸镁。进一步地，所述增韧剂为氯化聚乙烯。进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010。上述木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，将稻壳粉置于微波干燥机内以80℃～100℃温度干燥，使其含水量降至2～4％；步骤S2，将干燥的稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合5～10分钟，得到混合物；步骤S3，将步骤S2所得混合物与聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸钠、甘草酸二钠、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入双锥式混合机混合20～30分钟至分散均匀，得预混料；步骤S4，将预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区160℃～180℃、二区180℃～200℃、三区210℃～230℃、四区170℃～190℃；步骤S5，将步骤S4制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为1.5～2.5mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃～170℃、二区180℃～200℃、三区170℃～190℃、四区160℃～180℃；步骤S6，所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。本发明的优点：1、本发明提供的木塑复合材料润滑性和流动性优异，有助于3D打印过程顺畅进行，不会堵住打印设备的喷嘴，提高了设备的工作效率和产品合格率；2、本发明木塑复合材料的制备方法使用常规设备即可，无需苛刻条件，易于推广。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。实施例1：木塑复合材料的制备原料重量份比：聚乳酸，60份；稻壳粉，30份；纸浆，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甲基丙烯磺酸钠，7份；甘草酸二钠，5份；空心微珠，5份；偶联剂，2份；润滑剂，2份；增韧剂，2份；抗氧剂，1.5份。所述聚乳酸为熔融指数为5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万。所述稻壳粉的粒径为200～300目；所述空心微珠的粒径为600～800目；所述纸浆的粒径为200～300目。所述偶联剂为钛酸酯。所述润滑剂为硬脂酸镁。所述增韧剂为氯化聚乙烯。所述抗氧剂为抗氧剂1010。制备方法：步骤S1，将稻壳粉置于微波干燥机内以90℃温度干燥，使其含水量降至2～4％；步骤S2，将干燥的稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合8分钟，得到混合物；步骤S3，将步骤S2所得混合物与聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸钠、甘草酸二钠、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入双锥式混合机混合25分钟至分散均匀，得预混料；步骤S4，将预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区170℃、二区190℃、三区220℃、四区180℃；步骤S5，将步骤S4制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为2mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区160℃、二区190℃、三区180℃、四区170℃；步骤S6，所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。实施例2：木塑复合材料的制备原料重量份比：聚乳酸，55份；稻壳粉，25份；纸浆，15份；超高分子量聚乙烯，8份；甲基丙烯磺酸钠，6份；甘草酸二钠，4份；空心微珠，4份；偶联剂，1份；润滑剂，1份；增韧剂，1份；抗氧剂，1份。所述聚乳酸为熔融指数为5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万。所述稻壳粉的粒径为200～300目；所述空心微珠的粒径为600～800目；所述纸浆的粒径为200～300目。所述偶联剂为钛酸酯。所述润滑剂为硬脂酸镁。所述增韧剂为氯化聚乙烯。所述抗氧剂为抗氧剂1010。制备方法：步骤S1，将稻壳粉置于微波干燥机内以90℃温度干燥，使其含水量降至2～4％；步骤S2，将干燥的稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合8分钟，得到混合物；步骤S3，将步骤S2所得混合物与聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸钠、甘草酸二钠、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入双锥式混合机混合25分钟至分散均匀，得预混料；步骤S4，将预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区170℃、二区190℃、三区220℃、四区180℃；步骤S5，将步骤S4制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为2mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区160℃、二区190℃、三区180℃、四区170℃；步骤S6，所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。实施例3：木塑复合材料的制备原料重量份比：聚乳酸，65份；稻壳粉，35份；纸浆，25份；超高分子量聚乙烯，12份；甲基丙烯磺酸钠，8份；甘草酸二钠，6份；空心微珠，6份；偶联剂，3份；润滑剂，3份；增韧剂，3份；抗氧剂，2份。所述聚乳酸为熔融指数为5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万。所述稻壳粉的粒径为200～300目；所述空心微珠的粒径为600～800目；所述纸浆的粒径为200～300目。所述偶联剂为钛酸酯。所述润滑剂为硬脂酸镁。所述增韧剂为氯化聚乙烯。所述抗氧剂为抗氧剂1010。制备方法：步骤S1，将稻壳粉置于微波干燥机内以90℃温度干燥，使其含水量降至2～4％；步骤S2，将干燥的稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合8分钟，得到混合物；步骤S3，将步骤S2所得混合物与聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸钠、甘草酸二钠、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入双锥式混合机混合25分钟至分散均匀，得预混料；步骤S4，将预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区170℃、二区190℃、三区220℃、四区180℃；步骤S5，将步骤S4制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为2mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区160℃、二区190℃、三区180℃、四区170℃；步骤S6，所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。实施例4：对比实施例原料重量份比：聚乳酸，60份；稻壳粉，30份；纸浆，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甘草酸二钠，5份；空心微珠，5份；偶联剂，2份；润滑剂，2份；增韧剂，2份；抗氧剂，1.5份。所述聚乳酸为熔融指数为5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万。所述稻壳粉的粒径为200～300目；所述空心微珠的粒径为600～800目；所述纸浆的粒径为200～300目。所述偶联剂为钛酸酯。所述润滑剂为硬脂酸镁。所述增韧剂为氯化聚乙烯。所述抗氧剂为抗氧剂1010。制备方法：步骤S1，将稻壳粉置于微波干燥机内以90℃温度干燥，使其含水量降至2～4％；步骤S2，将干燥的稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合8分钟，得到混合物；步骤S3，将步骤S2所得混合物与聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甘草酸二钠、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入双锥式混合机混合25分钟至分散均匀，得预混料；步骤S4，将预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区170℃、二区190℃、三区220℃、四区180℃；步骤S5，将步骤S4制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为2mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区160℃、二区190℃、三区180℃、四区170℃；步骤S6，所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。实施例5：对比实施例原料重量份比：聚乳酸，60份；稻壳粉，30份；纸浆，20份；超高分子量聚乙烯，10份；甲基丙烯磺酸钠，7份；空心微珠，5份；偶联剂，2份；润滑剂，2份；增韧剂，2份；抗氧剂，1.5份。所述聚乳酸为熔融指数为5的聚乳酸。所述超高分子量聚乙烯的粘均分子量为300～500万。所述稻壳粉的粒径为200～300目；所述空心微珠的粒径为600～800目；所述纸浆的粒径为200～300目。所述偶联剂为钛酸酯。所述润滑剂为硬脂酸镁。所述增韧剂为氯化聚乙烯。所述抗氧剂为抗氧剂1010。制备方法：步骤S1，将稻壳粉置于微波干燥机内以90℃温度干燥，使其含水量降至2～4％；步骤S2，将干燥的稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合8分钟，得到混合物；步骤S3，将步骤S2所得混合物与聚乳酸、超高分子量聚乙烯、甲基丙烯磺酸钠、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入双锥式混合机混合25分钟至分散均匀，得预混料；步骤S4，将预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区170℃、二区190℃、三区220℃、四区180℃；步骤S5，将步骤S4制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为2mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区160℃、二区190℃、三区180℃、四区170℃；步骤S6，所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。实施例6：效果实施例分别将实施例1～5制备的木塑复合材料用于3D打印，工作12小时，统计3D打印机喷嘴的堵塞次数，对打印过程的流畅性进行打分(满分10分)，结果见下表：堵塞次数打印流畅性实施例1010实施例2010实施例3010实施例476.5实施例567.2上述结果表明，本发明提供的木塑复合材料润滑性和流动性优异，有助于3D打印过程顺畅进行，不会堵住打印设备的喷嘴，提高了设备的工作效率和产品合格率。本发明木塑复合材料的制备方法使用常规设备即可，无需苛刻条件，易于推广。上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。当前第1页1 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