本发明涉及3d打印用材料技术领域，特别是涉及一种3d打印耗材用聚乳酸材料及其制备方法。
背景技术：
3d打印技术正深刻改变着现代制造业的进程，它是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是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，该技术在珠宝、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、枪支以及其他领域都有所应用。
由于聚合物材料良好的热流动性、快速冷却粘结性、较高的机械强度，在3d打印制造领域得到快速的应用和发展，尤其是聚乳酸作为一种绿色环保、可生物降解的新材料，具有层间粘合力高、不易翘曲变形、打印件表面光滑平整等特别优异的打印效果，因此聚乳酸在3d打印材料中得到了广泛的应用，深受3d打印业内人士的青睐。但是普通聚乳酸耗材较脆，韧性差，效果单一，若加入大量加入金属粉或金属颜料则会使聚乳酸耗材更脆，而且会使打印件的层与层之间难以融合，易于开裂，难以实现最终的效果或用途。
技术实现要素：
基于此，有必要针对为解决现有聚乳酸耗材较脆、加入金属粉或金属颜料后出现的过度脆化、易于开裂、易降解的问题，提供一种3d打印耗材用聚乳酸材料。本发明的另一个目的是提供一种3d打印耗材用聚乳酸材料的制备方法。
一种3d打印耗材用聚乳酸材料，由以下质量份的组分组成：聚乳酸200-220份、改性聚乳酸30-50份、金属粉200-220份、金属颜料16-20份、增韧剂30-32份、偶联剂5-8份、润滑剂4-6份、抗氧剂1-2份、熔体粘合剂1-2份，
其中，所述改性聚乳酸由聚乳酸50-70份、增韧剂30-50份、偶联剂0.5-2份、结晶成核剂0.1-2份、抗水解剂0.1-2份组成。
在其中一个实施例中，所述抗水解剂为抗水解剂hymax1010、抗水解剂as1、抗水解剂as4、抗水解剂as15、抗水解剂p200、抗水解剂bio-sahtm362、抗水解剂tmp-2000中的一种。
在其中一个实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或两种。
在其中一个实施例中，所述结晶成核剂为酰胺类化合物，所述酰胺类化合物为乙撑双硬脂酸酰胺、n,n'-二环己基对苯二甲酰胺、均苯三甲酸三酰胺中的一种或一种以上的混合物，所述抗水解剂为二(2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺、二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)-2,6-二异丙基苯基]碳化二亚胺、二(4-叔丁基-2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺中的一种或一种以上的混合物。
在其中一个实施例中，所述熔体粘结调节剂为萜烯树脂或松香树脂。
在其中一个实施例中，所述的增韧剂是abs高胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或一种以上的混合物。
在其中一个实施例中，所述抗氧化剂为1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基)丁烷、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2，2＇-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2，6-二叔丁基对甲酚中的一种或一种以上的混合物。
在其中一个实施例中，所述金属粉为100-300目的颗粒状不锈钢粉、铜粉、青铜粉、黄铜粉、铝粉中的至少一种，所述金属颜料为100-300目的鳞片状铝银粉、铜粉、青铜粉、铜金粉中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸锌中的两种或多种的混合物。
上述3d打印耗材用聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将金属粉及金属颜料混合的同时喷入偶联剂溶液，然后将所得的表面浸润有偶联剂的金属粉及金属颜料烘干，冷却至常温；
步骤二：按配方将聚乳酸、增韧剂、偶联剂、抗水解剂、结晶成核剂加入混合机中，混合机转速为50-1600r/min的条件下混合5-8min，得到混合物料；将该混合物料加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出温度为170-210℃，螺杆转速60-100r/min，经共混、拉条、风冷、切粒得到聚乳酸改性母粒，即为改性聚乳酸；
步骤三、按照配方将步骤一所得的金属粉及金属颜料、聚乳酸、步骤二所得的改性聚乳酸、抗氧化剂、润滑剂、熔体粘合剂加入混合机中，在混合机转速50-1600r/min的条件下共混5-10min，得到混合物料；并将该混合物料经3d打印耗材单螺杆挤出设备挤出制备成丝并收卷，挤出温度控制为160-220℃。
本发明的制备方法先将金属粉及金属颜料混合的同时喷入偶联剂溶液，烘干，再采用改性聚乳酸母粒添加的方式，提高了金属粉及金属颜料组分在聚乳酸耗材中的分散均匀度；解决了现有聚乳酸材料较脆、加入金属粉或金属颜料后出现的过度脆化、易于开裂、易降解的技术问题，制得的3d打印耗材用聚乳酸材料及打印产品具有良好的金属效果，韧性好，不易降解，应用于3d打印时具有优异的打印效果。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
一种3d打印耗材用聚乳酸材料，由以下质量份的组分组成：聚乳酸200-220份、改性聚乳酸30-50份、金属粉200-220份、金属颜料16-20份、增韧剂30-32份、偶联剂5-8份、润滑剂4-6份、抗氧剂1-2份、熔体粘合剂1-2份，
其中，改性聚乳酸由聚乳酸50-70份、增韧剂30-50份、偶联剂0.5-2份、结晶成核剂0.1-2份、抗水解剂0.1-2份组成。
在其中一个实施例中，抗水解剂为抗水解剂hymax1010、抗水解剂as1、抗水解剂as4、抗水解剂as15、抗水解剂p200、抗水解剂bio-sahtm362、抗水解剂tmp-2000中的一种。
在其中一个实施例中，偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂的一种或两种。
在其中一个实施例中，结晶成核剂为酰胺类化合物，酰胺类化合物为乙撑双硬脂酸酰胺、n,n'-二环己基对苯二甲酰胺、均苯三甲酸三酰胺中的一种或一种以上的混合物，抗水解剂为二(2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺、二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)-2,6-二异丙基苯基]碳化二亚胺、二(4-叔丁基-2,6-二异丙基苯基)碳化二亚胺中的一种或一种以上的混合物。
在其中一个实施例中，熔体粘结调节剂为萜烯树脂或松香树脂。
在其中一个实施例中，的增韧剂是abs高胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或一种以上的混合物。
在其中一个实施例中，抗氧化剂为1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5叔丁基苯基)丁烷、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2，2＇-甲撑双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2，6-二叔丁基对甲酚中的一种或一种以上的混合物。
在其中一个实施例中，金属粉为100-300目的颗粒状不锈钢粉、铜粉、青铜粉、黄铜粉、铝粉中的至少一种，金属颜料为100-300目的鳞片状铝银粉、铜粉、青铜粉、铜金粉中的至少一种。
在其中一个实施例中，的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸锌中的两种或多种的混合物。
上述3d打印耗材用聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将金属粉及金属颜料混合的同时喷入偶联剂溶液，然后将所得的表面浸润有偶联剂的金属粉及金属颜料烘干，冷却至常温；
步骤二：按配方将聚乳酸、增韧剂、偶联剂、抗水解剂、结晶成核剂加入混合机中，混合机转速为50-1600r/min的条件下混合5-8min，得到混合物料；将该混合物料加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出温度为170-210℃，螺杆转速60-100r/min，经共混、拉条、风冷、切粒得到聚乳酸改性母粒，即为改性聚乳酸；
步骤三、按照配方将步骤一所得的金属粉及金属颜料、聚乳酸、步骤二所得的改性聚乳酸、抗氧化剂、润滑剂、熔体粘合剂加入混合机中，在混合机转速50-1600r/min的条件下共混5-10min，得到混合物料；并将该混合物料经3d打印耗材单螺杆挤出设备挤出制备成丝并收卷，挤出温度控制为160-220℃。
本发明的制备方法先将金属粉及金属颜料混合的同时喷入偶联剂溶液，烘干，再采用改性聚乳酸母粒添加的方式，提高了金属粉及金属颜料组分在聚乳酸耗材中的分散均匀度；解决了现有聚乳酸材料较脆、加入金属粉或金属颜料后出现的过度脆化、易于开裂、易降解的技术问题，制得的3d打印耗材用聚乳酸材料及打印产品具有良好的金属效果，韧性好，不易降解，应用于3d打印时具有优异的打印效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。