本发明属于3d打印材料制备领域，具体涉及一种废旧塑料生产3d打印线材的方法。
背景技术：
随着世界经济和科技的迅猛发展，人们物质生活水平的日益提高，城市化进程的不断加快，城市固体废弃物的产量急剧增加。据统计，我国目前城市生活垃圾的年产量已经超过1.5亿吨，而且每年正以8％～10％的速度增长。我国大约有2/3的城市处于垃圾包围之中。我国城市生活垃圾中的废塑料约占垃圾总量的4％～10％，年产量达到500～600万吨，而且每年正以近8％～9％的速度增长。废旧塑料作为生活垃圾最难处理的一部分，其回收耗费再利用耗费成本高，填埋处理不易腐烂，对土壤造成很大的污染，因此，开发出一套无污染的塑料再利用技术就有很大的环保意义。
3d打印又被称作“快速成型技术”，它通过一层一层铺叠打印材料方式来实现三维物体的制造。3d打印技术源自于100多年前的照相雕塑和地貌成型技术，上世纪80年代形成雏形，随着近30年的发展，3d打印技术突飞猛进。目前主流3d打印技术主要有熔融沉积快速成型，光固化成型、粉末粘结成型等几种。随着3d打印技术的不断进步和成熟，它在航空航天、生物医药、建筑等领域的应用逐步拓宽，其方便快捷、能够提高材料利用率等优势不断显现，与传统制造的结合也更加紧密，不断推动传统制造业的转型升级。
现阶段制约3d打印技术发展的因素主要有两个：打印材料和设备。3d打印技术本身并不复杂，但可用的耗材是个难点。现代的3d打印技术多使用pla、abs树脂、聚酯热塑性塑料等，从价格上看，便宜的几百块1kg，最贵的1kg甚至达到4万元左右，所以当前3d打印材料的成本是制约3d打印技术进一步发展的一大因素。
把废旧塑料作为制备3d打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用。
技术实现要素：
本发明提供一种废旧塑料生产3d打印线材的方法，以解决3d打印材料生产成本高、废旧塑料污染环境等问题，本发明通过将废旧塑料重新利用，添加改性剂对其进行改性，强化其韧性、拉伸强度、冲击强度等性能，使其成为符合3d打印要求的线料，大大降低了3d打印材料的成本。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种废旧塑料生产3d打印线材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废旧塑料从生活、工业垃圾中分选出来，使用硬塑料破碎机对废旧塑料进行初步粉碎，将破碎过的废旧塑料碎片进行彻底清洗，自然风干精选后，制得精选塑料碎片；
(2)将步骤(1)制得的精选塑料碎片置于液氮的低温粉碎机中，在温度为-60--100℃下将塑料粉碎1-2h，过筛后得到80-120目的塑料粉末；
(3)在步骤(2)制得的塑料粉末中加入改性剂，在转速为60-80r/min的搅拌器中搅拌5-10min，得到混合均匀的混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为105-125℃，转速为100-110r/min下，经挤压造粒，制得3d打印塑料线材；
所述3d打印用塑料线材，包括以下质量配比的原料：废弃塑料：改性剂＝6-15：2-3；
步骤(3)中所述的改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(3-1)按质量份配比为滑石粉：碳酸钙＝2：1配制，在转速为60-80r/min的搅拌器中搅拌5-10min，得到混合均匀的成核剂，备用；
(3-2)将成核剂、偶联剂、相容剂在温度为115-125℃，在转速为150-200r/min环境下，反应30-50min制得中间物料；
(3-3)向步骤(3-2)制得的中间物料中加入增塑剂，在温度为100-110℃，在转速为200-300r/min环境下，反应20-30min制得初级改性剂；
(3-4)将步骤(3-3)制得的初级改性剂冷却至室温，经过齿式粉碎机粉碎，过筛后得到60-80目的改性剂；
所述改性剂以重量份为单位，包括以下原料：成核剂3-5份、偶联剂0.8-1.6份、相容剂5-8份、增塑剂10-15份。
进一步，所述成核剂为滑石粉：碳酸钙＝2：1；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述相容剂为环状酸酐型相容剂；所述增塑剂为聚己二酸-1，2-丙二醇酯。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明使用废旧塑料为原料，成本低廉，原料使用低温粉碎，可以减轻粉碎中塑料的性能损失，同时得到的粉末粒度更小，很大程度上增加了微粉的比表面积，使其吸附性得到增强，利于改性剂和塑料粉末得到充分和均匀的混合。
(2)改性剂的加入减少了螺杆挤压成型机中挤塑出3d打印线材的冷却时间；减小塑料熔融态下与螺杆挤压成型机机头的粘连；增加3d打印线材弹性、韧性、冲击强度、拉伸强度。
(3)本发明生产的3d打印线材在打印过程中，具有缩短成型时间、提高成型率、降低成型温度等优点，其性能完全符合3d打印的要求。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述3d打印用塑料线材，包括以下质量配比的原料：废弃塑料：改性剂＝6-15：2-3；
所述改性剂以重量份为单位，包括以下原料：成核剂3-5份、偶联剂0.8-1.6份、相容剂5-8份、增塑剂10-15份；
所述成核剂为滑石粉：碳酸钙＝2：1；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述相容剂为环状酸酐型相容剂；所述增塑剂为聚己二酸-1，2-丙二醇酯；
本发明还提供一种废旧塑料生产3d打印线材的方法，包括以下步骤：
(1)废旧塑料从生活、工业垃圾中分选出来，使用硬塑料破碎机对废旧塑料进行初步粉碎，将破碎过的废旧塑料碎片进行彻底清洗，自然风干精选后，制得精选塑料碎片；
(2)将步骤(1)制得的精选塑料碎片置于液氮的低温粉碎机中，在温度为-60--100℃下将塑料粉碎1-2h，过筛后得到80-120目的塑料粉末；
(3)在步骤(2)制得的塑料粉末中加入改性剂，在转速为60-80r/min的搅拌器中搅拌5-10min，得到混合均匀的混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为105-125℃，转速为100-110r/min下，经挤压造粒，制得3d打印塑料线材；
步骤(3)中所述的改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(3-1)按质量份配比为滑石粉：碳酸钙＝2：1配制，在转速为60-80r/min的搅拌器中搅拌5-10min，得到混合均匀的成核剂，备用；
(3-2)将成核剂、偶联剂、相容剂在温度为115-125℃，在转速为150-200r/min环境下，反应30-50min制得中间物料；
(3-3)向步骤(3-2)制得的中间物料中加入增塑剂，在温度为100-110℃，在转速为200-300r/min环境下，反应20-30min制得初级改性剂；
(3-4)将步骤(3-3)制得的初级改性剂冷却至室温，经过齿式粉碎机粉碎，过筛后得到60-80目的改性剂。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
所述3d打印用塑料线材，包括以下质量配比的原料：
废弃塑料：改性剂＝6：2；
所述改性剂以重量份为单位，包括以下原料：成核剂3份、偶联剂0.8份、相容剂5份、增塑剂10份；
所述成核剂为滑石粉：碳酸钙＝2：1；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述相容剂为环状酸酐型相容剂；所述增塑剂为聚己二酸-1，2-丙二醇酯；
本发明还提供一种废旧塑料生产3d打印线材的方法，包括以下步骤：
(1)废旧塑料从生活、工业垃圾中分选出来，使用硬塑料破碎机对废旧塑料进行初步粉碎，将破碎过的废旧塑料碎片进行彻底清洗，自然风干精选后，制得精选塑料碎片；
(2)将步骤(1)制得的精选塑料碎片置于液氮的低温粉碎机中，在温度为-60℃下将塑料粉碎1h，过筛后得到80目的塑料粉末；
(3)在步骤(2)制得的塑料粉末中加入改性剂，在转速为60r/min的搅拌器中搅拌5min，得到混合均匀的混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为105℃，转速为100r/min下，经挤压造粒，制得3d打印塑料线材；
步骤(3)中所述的改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(3-1)按质量份配比为滑石粉：碳酸钙＝2：1配制，在转速为60r/min的搅拌器中搅拌5min，得到混合均匀的成核剂，备用；
(3-2)将成核剂、偶联剂、相容剂在温度为115℃，在转速为150r/min环境下，反应30min制得中间物料；
(3-3)向步骤(3-2)制得的中间物料中加入增塑剂，在温度为100℃，在转速为200r/min环境下，反应20min制得初级改性剂；
(3-4)将步骤(3-3)制得的初级改性剂冷却至室温，经过齿式粉碎机粉碎，过筛后得到60目的改性剂。
实施例2
所述3d打印用塑料线材，包括以下质量配比的原料：
废弃塑料：改性剂＝15：3；
所述改性剂以重量份为单位，包括以下原料：成核剂5份、偶联剂1.6份、相容剂8份、增塑剂15份；
所述成核剂为滑石粉：碳酸钙＝2：1；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述相容剂为环状酸酐型相容剂；所述增塑剂为聚己二酸-1，2-丙二醇酯；
本发明还提供一种废旧塑料生产3d打印线材的方法，包括以下步骤：
(1)废旧塑料从生活、工业垃圾中分选出来，使用硬塑料破碎机对废旧塑料进行初步粉碎，将破碎过的废旧塑料碎片进行彻底清洗，自然风干精选后，制得精选塑料碎片；
(2)将步骤(1)制得的精选塑料碎片置于液氮的低温粉碎机中，在温度为-100℃下将塑料粉碎2h，过筛后得到120目的塑料粉末；
(3)在步骤(2)制得的塑料粉末中加入改性剂，在转速为80r/min的搅拌器中搅拌10min，得到混合均匀的混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为125℃，转速为110r/min下，经挤压造粒，制得3d打印塑料线材；
步骤(3)中所述的改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(3-1)按质量份配比为滑石粉：碳酸钙＝2：1配制，在转速为80r/min的搅拌器中搅拌10min，得到混合均匀的成核剂，备用；
(3-2)将成核剂、偶联剂、相容剂在温度为125℃，在转速为200r/min环境下，反应50min制得中间物料；
(3-3)向步骤(3-2)制得的中间物料中加入增塑剂，在温度为110℃，在转速为300r/min环境下，反应30min制得初级改性剂；
(3-4)将步骤(3-3)制得的初级改性剂冷却至室温，经过齿式粉碎机粉碎，过筛后得到80目的改性剂。
实施例3
所述3d打印用塑料线材，包括以下质量配比的原料：
废弃塑料：改性剂＝10：3；
所述改性剂以重量份为单位，包括以下原料：成核剂4份、偶联剂1.2份、相容剂6份、增塑剂12份；
所述成核剂为滑石粉：碳酸钙＝2：1；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550；所述相容剂为环状酸酐型相容剂；所述增塑剂为聚己二酸-1，2-丙二醇酯；
本发明还提供一种废旧塑料生产3d打印线材的方法，包括以下步骤：
(1)废旧塑料从生活、工业垃圾中分选出来，使用硬塑料破碎机对废旧塑料进行初步粉碎，将破碎过的废旧塑料碎片进行彻底清洗，自然风干精选后，制得精选塑料碎片；
(2)将步骤(1)制得的精选塑料碎片置于液氮的低温粉碎机中，在温度为-80℃下将塑料粉碎1.5h，过筛后得到100目的塑料粉末；
(3)在步骤(2)制得的塑料粉末中加入改性剂，在转速为70r/min的搅拌器中搅拌8min，得到混合均匀的混合物；
(4)将步骤(3)制得的混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为115℃，转速为105r/min下，经挤压造粒，制得3d打印塑料线材；
步骤(3)中所述的改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(3-1)按质量份配比为滑石粉：碳酸钙＝2：1配制，在转速为70r/min的搅拌器中搅拌8min，得到混合均匀的成核剂，备用；
(3-2)将成核剂、偶联剂、相容剂在温度为120℃，在转速为160r/min环境下，反应40min制得中间物料；
(3-3)向步骤(3-2)制得的中间物料中加入增塑剂，在温度为105℃，在转速为260r/min环境下，反应25min制得初级改性剂；
(3-4)将步骤(3-3)制得的初级改性剂冷却至室温，经过齿式粉碎机粉碎，过筛后得到80目的改性剂。
实施例1-3中的3d打印塑料线材性能参数如下表所示。
实施例1-3中的3d打印塑料线材生产过程参数如下表所示。
注：挤压成型时间指在220℃温度下预热完成后，从投入原料到挤出10cm的线材，所需要的时间。
线材成型合格率指挤压成型的3d打印线材的精度达标率。
注：挤压成型温度指挤压成型时间为10s时，3d打印线材从螺杆挤压成型机的挤出温度。
成型冷却时间指3d打印线材从挤压成型温度降为室温的时间。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。