阅读说明：本技术 一种高性能抗形变3d打印材料及其制备方法 (High-performance anti-deformation 3D printing material and preparation method thereof ) 是由 张耀鹏 张长松 张雷 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高性能抗形变3D打印材料包括以下重量份的原料：PA 50-60份、PCL 10-20份、马来酸酐相容剂1-3份、接枝烯烃2-6份。本发明还提供了其的制备方法,在PCL熔融液中将接枝烯烃接枝到PA上,预交联上述组分后,再通过双螺杆机挤出。该3D打印材料在熔融状态下有很好的流动性,可用于3D打印技术,产品具有良好的力学性能。(The invention provides a high-performance anti-deformation 3D printing material which comprises the following raw materials in parts by weight: 50-60 parts of PA, 10-20 parts of PCL, 1-3 parts of maleic anhydride compatilizer and 2-6 parts of grafted olefin. The invention also provides a preparation method thereof, grafting the grafting olefin onto PA in the PCL molten liquid, pre-crosslinking the components, and extruding by a double-screw extruder. The 3D printing material has good fluidity in a molten state, can be used for a 3D printing technology, and has good mechanical properties.)

一种高性能抗形变3D打印材料及其制备方法

技术领域

本发明属于3D打印耗材制造领域，具体而言，涉及一种高性能抗形变3D打印材料及其制备方法。

背景技术

3D打印，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。近年来，3D打印技术得到了快速的发展，其实际应用领域逐渐增多。但3D打印材料的供给形势却并不乐观，成为制约3D打印产业发展的瓶颈。在数量有限的3D打印耗材中，又普遍存在强度、伸长率低、抗形变能力差或者材料在制备过程中释放出有毒有害气体的问题。

CN108034208A介绍了一种高性能抗形变3D打印用高分子材料，其由羟基磷灰石、碳酸钙和表面改陶瓷颗粒粉等无机陶瓷基材和高分子组合物共混后挤出制成，由于设备的限制，在挤出过程中会造成不精确的形状，且在打印由于热熔造成有机和无机组分的分离，导致打印后的产品密度不均，表面有浮粉以及抗形变性能的不突出。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种全部由有机物组成的抗形变材料以及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高性能抗形变3D打印材料，包括以下重量份的原料：

PA 50-60份

PCL 10-20份

马来酸酐相容剂1-3份

接枝烯烃2-6份。

优选的，原料为：

PA 50-60份

PCL 10-15份

马来酸酐相容剂2-3份

接枝烯烃3-6份。

在一些实施例中：

PA 55份

PCL 15份

马来酸酐相容剂2份

接枝烯烃4份。

优选的，接枝烯烃为聚乙烯、聚丙烯、异戊二烯、氯乙烯、苯乙烯。

3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将PCL加热至80-100℃，将PA分批溶于PCL中；

2)将马来酸酐相容剂投入到上述混合物中，升温至120℃，加入接枝烯烃，高速搅拌至反应完全；

3)冷却，过滤后，干燥；

4)加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的温度160～225℃。

进一步的，双螺杆挤出机的各区温度为：一区： 160～170℃；二区：170～180℃；三区：180～190℃；四区：190～200℃；挤出温度：210～225 ℃。

本打印材料可用于熔融沉积建模（FDM）打印技术。

本发明的有有益效果是：

本发明PCL具有很高的韧性，且可以溶解PA,在PCL液态环境下，加快了另一高韧性极性分子烯烃接枝到PA上的反应速率，协同提高了打印材料的力学性能，减少添加剂的用量，保证了产品抗形变能力。

本发明的材料在熔融状态下有很好的流动性，可用于3D打印技术。

本发明的原料种类少，不含毒害添加剂，可用于制作结构复杂的生物医疗制品。

本发明的工艺流程简单，节能减排，容易降解，对环境友好。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1-6一种高性能抗形变3D打印材料，包括下表所示重量份的原料：

表1 实施例原料配比表

实施例1-5打印材料的制备方法的制备方法为：

1)将PCL加热至100℃，将PA分批溶于PCL中；

2)将马来酸酐相容剂投入到上述混合物中，升温至120℃，加入接枝烯烃，高速搅拌至反应完全；

3)冷却，过滤后，干燥；

4)加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的各区温度为：一区： 160℃；二区：170℃；三区：180℃；四区：190℃；挤出温度：210 ℃。

实施例6打印材料的制备方法的制备方法为：

1)将PCL加热至80℃，将PA分批溶于PCL中；

2)将马来酸酐相容剂投入到上述混合物中，升温至120℃，加入接枝烯烃，高速搅拌至反应完全；

3)冷却，过滤后，干燥；

4)加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的各区温度为：一区： 170℃；二区：180℃；三区：190℃；四区：200℃；挤出温度：225 ℃。

将实施例1-6得到的打印材料，制得直径1.7mm的丝状材料，放入打印喷头200℃，打印速度5mm/s的3D打印机中打印,测得打印材料的物理性能如表2：

表2实施例的物理性能

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。