一种轻质PLA复合材料及其制备方法和打印3D产品的方法与流程

本发明涉及3d打印，具体而言，涉及一种轻质pla复合材料及其制备方法和打印3d产品的方法。

背景技术：

1、目前，市场现有 pla 轻质耗材，自身密度大于1g/cm3，按正常流量打印，无论高温低温都无明显减重效果，需减少喷头流量才可实现显著减重。因此，市场现有轻质pla 耗材需通过减少流量比以实现减重，存在轻质pla 耗材自身实际不减重的难题。研发自身具有减重效果，无需通过减少流量实现减重的pla轻质耗材及制备技术，具有重要意义。

2、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种轻质pla复合材料及其制备方法和打印3d产品的方法，从而解决现有技术中需降低挤出流量比例才能制得轻质pla 3d打印产品的技术难题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种用于3d打印的轻质pla复合材料，其包括如下质量百分比计的原料：90%-95%的聚乳酸，2%-5%的改性膨胀微球发泡母粒，0.3%-0.8%的抗氧化剂和2%-5%的增塑剂，抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168；改性膨胀微球发泡母粒是由kh-550硅烷偶联剂对发泡微球进行表面处理制得。

4、第二方面，本发明还提供了一种用于3d打印的轻质pla复合材料，其包括如下质量百分比计的原料：75%-85%的聚乳酸，2%-5%的改性膨胀微球发泡母粒，0.3%-0.8%的抗氧化剂，5%-15%弹性体和2%-5%的增塑剂；抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168；改性膨胀微球发泡母粒是由kh-550硅烷偶联剂对发泡微球进行表面处理制得。

5、第三方面，本发明还提供了用于3d打印的轻质pla复合材料的制备方法，其包括如下步骤：将各个原料混合，通过螺杆挤出机进行挤出拉丝。

6、第四方面，本发明还提供了一种用于fdm法打印3d产品的方法，将上述制备方法制备的pla复合材料导入fdm 3d打印设备，在无预热腔、无封闭打印舱条件下直接打印，喷嘴温度190-220℃，热床55±1℃，pla复合材料的挤出流量比为0.91-0.98g/s。

7、本发明具有以下有益效果：

8、本发明提供的一种用于3d打印的轻质pla复合材料，无需调节流量，正常参数即可打印出具有明显减重效果的模型，且发泡可控，不受打印温度影响，发泡稳定；打印3d产品时，打印效果好，表面不拉丝，不堆料。

9、具体地，本发明创新性地将特定种类和比例的发泡剂（发泡母粒）和抗氧剂进行组合，突破了传统单一添加剂或简单组合对 pla 性能改善的局限性，通过加入表面引入双键的膨胀微球，增加与塑胶之间的结合力，实现高性能pla轻质耗材。

10、本发明还提供了专门针对轻质打印的 pla 耗材的制备工艺，实现了 pla 轻质耗材在挤出过程中的稳定均匀出料，有效解决了传统 pla轻质耗材在打印时易出现的拉丝、缺料、需降低流量打印实现减重等问题，极大提高了打印效率和成型质量。

11、本发明通过对各环节的精细调控，实现了热稳定性、熔体流动性与机械性能之间的良好平衡，使得该pla 轻质耗材不仅适用于普通参数打印，而且在打印成型后具有足够的强度和韧性，可广泛应用于多种领域，拓展了 pla 轻质耗材在 3d 打印领域的应用范围。

1.用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，其包括如下质量百分比计的原料：90%-95%的聚乳酸，2%-5%的改性膨胀微球发泡母粒，0.3%-0.8%的抗氧化剂和2%-5%的增塑剂，所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168；所述改性膨胀微球发泡母粒是由kh-550硅烷偶联剂对发泡微球进行表面处理制得。

2.根据权利要求1所述的用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，所述表面处理的条件包括：在乙醇：水体积比为9:1的体系中，60℃-80℃下处理2-3h，发泡微球与kh-550硅烷偶联剂的固液比为1:8；

3.根据权利要求1所述的用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的质量比为（1-3）:2；

4.根据权利要求1所述的用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，所述pla复合材料的原料还包括润滑剂；所述润滑剂在原料中的质量占比为0.5%±0.1 %；

5.用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，其包括如下质量百分比计的原料：75%-85%的聚乳酸，2%-5%的改性膨胀微球发泡母粒，0.3%-0.8%的抗氧化剂，5%-15%弹性体和2%-5%的增塑剂；所述抗氧化剂包括受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168；所述改性膨胀微球发泡母粒是由kh-550硅烷偶联剂对发泡微球进行表面处理制得。

6.根据权利要求5所述的用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的质量比为（1-3）:2；

7.根据权利要求5所述的用于3d打印的轻质pla复合材料，其特征在于，所述弹性体选自热塑性聚氨酯弹性体、天然橡胶及其环氧化改性物、苯乙烯系热塑性弹性体、生物基共聚酯弹性体（plbsis）、聚己内酯（pcl）或聚丁二酸丁二醇酯（pbs）；

8.如权利要求1-4或权利要求5-7任一项所述的用于3d打印的轻质pla复合材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的用于3d打印的轻质pla复合材料的制备方法，其特征在于，将各个原料熔融共混、水冷造粒后，所得粒料进行真空干燥，然后经单螺杆挤出机熔融共混、水冷拉丝；

10.一种用于fdm法打印3d产品的方法，其特征在于，将权利要求8-9任一项所述的制备方法制备的轻质pla复合材料导入fdm 3d打印设备，在无预热腔、无封闭打印舱条件下直接打印，喷嘴温度190-220℃，热床55±1℃，pla复合材料的挤出流量比为0.91-0.98g/s。