一种连续纤维增强聚乳酸树脂3D打印线材的制备方法及同步打印模头与流程

本发明属于3d打印线材的，具体地，本发明涉及一种连续纤维增强聚乳酸树脂3d打印线材的制备方法及其中的同步打印模头。

背景技术：

1、在3d打印技术领域，使用熔融沉积成型(fused deposition modeling，fdm)打印技术，能够快速制备可设计性强、复杂结构件一次成型、不受模型复杂度限制的产品。通过在热塑性基体树脂中加入作为增强相的连续型纤维，可实现对打印材料以及打印产品力学性能的提升，扩大了fdm在航空航天、汽车、运动器材等领域的应用。

2、连续纤维增强聚乳酸树脂3d打印线材是将连续纤维和聚乳酸树脂经过熔融浸渍等工艺，使纤维充分浸润在树脂基体中而制备的线材，具备质轻、高强、耐腐蚀等一系列优点。但是，该类3d打印线材可能会存在纤维与树脂间的结合能力较差导致纤维与树脂脱粘、纤维磨损断裂等材料失效问题，从而导致其力学性能不佳，能难以满足工程领域的使用要求。

3、碳纤维作为连续纤维的一种，因其表面光滑、化学惰性等特点，与聚乳酸树脂的结合能力较差，导致碳纤维增强聚乳酸树脂复合材料的力学性能较差。因此，需要通过对碳纤维表面进行改性，以改善碳纤维与聚乳酸树脂的界面性能。

技术实现思路

1、为解决现有的连续纤维增强聚乳酸树脂3d打印线材的问题，如：纤维与树脂粘接性能不佳、纤维磨损断裂、纤维排布不均匀、打印线材刚度较差等，本发明设计一种连续纤维增强聚乳酸树脂3d打印线材的制备工艺，其采用同步挤出工艺，通过对纤维表面浸渍改性后，将纤维纱线导入纤维导管，通过聚乳酸树脂的熔体黏结纤维来实现同步挤出，制备获得3d打印线材，其具有高强度、高模量、介电性能好、抗冲击、低碳环保等特点。

2、在一方面，本发明涉及一种连续纤维增强聚乳酸树脂3d打印线材的制备方法，包括以下步骤：对纤维复丝进行加捻，获得纤维纱线；将纤维纱线通过浸渍液，以浸润所述纤维纱线；将浸润的纤维纱线固化并定型，获得改性纤维纱线；将改性纤维纱线导入同步挤出模头的纤维导管，所述同步挤出模头的流道中填充有聚乳酸树脂熔体；使改性纤维纱线与聚乳酸树脂熔体在同步挤出模头的挤出口处同步挤出；将挤出的3d打印线材冷却后收卷。

3、在一个实施方案中，本发明的制备方法中加捻通过以下操作进行：将纱筒放置于加捻机构中，对锭子进行旋转以释放纤维复丝，纤维复丝经牵引经过空心锭杆、导丝钩和张紧机构后，通过张紧机构夹持以保持纤维复丝的内部张力，形成环形加捻。

4、在一个实施方案中，本发明的制备方法中，通过红外加热的方式对浸润的纤维纱线进行固化。

5、在另一方面，本发明还涉及一种同步挤出模头，其包括：壳体；进料口；挤出口；连通所述进料口和挤出口的流道，其用于聚乳酸树脂熔体流过；和设置于所述壳体上的纤维导管，其用于纤维纱线通过；其中，纤维导管的导入口位于壳体外部，纤维导管的导出口位于所述流道内且靠近所述挤出口。

技术特征：

1.一种连续纤维增强聚乳酸树脂3d打印线材的制备方法，包括以下步骤：

2.权利要求1所述的制备方法，其中，

3.权利要求2所述的制备方法，其中，

4.权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其中，

5.权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其中，

6.权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其中，

7.权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其中，

8.一种同步挤出模头，其包括：

9.权利要求8的同步挤出模头，其中

10.权利要求8或9所述的同步挤出模头，其中，

11.权利要求8-10中任一项所述的同步挤出模头，其中，

12.权利要求8-11中任一项所述的同步挤出模头，其中，

技术总结
本发明涉及一种连续纤维增强聚乳酸树脂3D打印线材的制备方法，包括以下步骤：对纤维复丝进行加捻，获得纤维纱线；将纤维纱线通过浸渍液，以浸润所述纤维纱线；将浸润的纤维纱线固化并定型，获得改性纤维纱线；将改性纤维纱线导入同步挤出模头的纤维导管，所述同步挤出模头的流道中填充有聚乳酸树脂熔体；使改性纤维纱线与聚乳酸树脂熔体在同步挤出模头的挤出口处同步挤出；将挤出的3D打印线材冷却后收卷。本发明还涉及一种同步挤出模头，其可以用于本发明的制备方法中。

技术研发人员：汪伦合,梁伟,朱荣华,李芷菡,罗狄,俞群力,张佳洁,任双燕,丁露瑶,杨承旗
受保护的技术使用者：浙江海正生物材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15