一种环保型阻燃3d打印材料及其制备方法
【专利摘要】一种环保型阻燃3D打印材料及其制备方法，属于3D打印材料领域，本发明的材料由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30?35份，秸秆30?35份，玻璃纤维20?25份，木粉10?20份，纸浆10?20份，偶联剂2?4份，阻燃剂2?4份，润滑剂1?2份，抗氧剂1?2份，聚丁二酸丁二醇酯1?2份，聚乙二醇1?2份，分散剂1?2份。本发明所得到的3D打印材料具有经济环保的特点，通过添加秸秆、木粉及玻璃纤维，打印出来的产品在短期内具有高质量、高抗冲、高强度的特点，到一定时间后又能快速分解；并添加阻燃剂，具有成本低，阻燃性好，环保，生产工艺简单，易于工业化生产，使用方便等特点。
【专利说明】
一种环保型阻燃3D打印材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及3D打印材料领域，具体涉及一种环保型阻燃3D打印材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着3D打印需求的日益增加，可用的材料种类逐渐增多，从最初的树脂、塑料拓展 到金属、陶瓷等。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和 陶瓷材料等。3D打印耗材种类虽然很多，但大多数都是以高分子聚合物为主要原料，如ABS、 PE、PC等，这些材料都属于不可降解的材料，废弃的3D打印材料和3D打印制品对环境造成了 一定的影响，而且具有制作成本高，能耗高、加工条件要求复杂、易断料、不具有阻燃效果等 缺点。目前，开发一种绿色环保的，可降解的，制作成本低廉的，具有木质感的，并且所生产 的制品具有较好的物理机械性能及阻燃性能的3D打印材料尤为重要。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中存在的问题本发明提供一种环保型阻燃3D打印材料及其制备方 法，所得到的材料经济环保，在短期内强度高，到一定时间后又能快速分解，成本低，阻燃， 环保，使用方便。
[0004] 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
[0005] -种环保型阻燃3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30-35份，秸杆 30-35份，玻璃纤维20-25份，木粉10-20份，纸浆10-20份，偶联剂2-4份，阻燃剂2-4份，润滑 剂1-2份，抗氧剂1-2份，聚丁二酸丁二醇酯1-2份，聚乙二醇1-2份，分散剂1-2份。
[0006] 所述猜杆为水稻猜杆、小麦猜杆、玉米猜杆中的一种或多种。
[0007] 所述的木粉为杨木粉或松木粉。
[0008] 所述的偶联剂选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
[0009] 所述的阻燃剂为聚磷酸铵。
[0010] 所述润滑剂选用聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上任 意比例的混合物。
[0011] 所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，3,5_三 (3,5_二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4_二叔丁 基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物。
[0012] 所述分散剂为有机硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸中的任意一种。
[0013] -种环保型阻燃3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一:称取秸杆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目~120目 的混合粉末；
[0015]步骤二:称取聚乳酸、木粉、纸浆、偶联剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、聚丁二酸丁二 醇酯、聚乙二醇及分散剂，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为25r/ min~50r/min的条件下搅拌混合5min~lOmin，得原料混合物；
[0016]步骤三:将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区 段加热温度为120°C~140°C，第二个区段加热温度为150°C~170°C，第三个区段加热温度 为 180°C ~190°C。
[0017] 本发明的有益效果在于:本发明所得到的3D打印材料具有经济环保的特点，通过 添加秸杆、木粉及玻璃纤维，打印出来的产品在短期内具有高质量、高抗冲、高强度的特点， 到一定时间后又能快速分解;并添加阻燃剂，具有成本低，阻燃性好，环保，生产工艺简单， 易于工业化生产，使用方便等特点。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
[0019] 实施例1
[0020] 一种环保型阻燃3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30份，秸杆30 份，玻璃纤维20份，杨木粉10份，纸浆10份，硅烷偶联剂2份，聚磷酸铵2份，润滑剂1份，四[β-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯1份，聚丁二酸丁二醇酯1份，聚乙二醇1份， 有机娃酮1份。
[0021 ]所述秸杆为水稻秸杆、小麦秸杆、玉米秸杆重量比为1:1:1的混合物。
[0022] 所述润滑剂选用硬脂酸锌及硬脂酸钙的重量比为1:1的混合物。
[0023] -种环保型阻燃3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024] 步骤一:称取秸杆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目目的混合 粉末；
[0025] 步骤二:称取聚乳酸，杨木粉，纸浆，硅烷偶联剂，聚磷酸铵，润滑剂，四[β_(3，5-二 叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，聚丁二酸丁二醇酯，聚乙二醇及有机硅酮，与步骤 一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为25r/min的条件下搅拌混合5min，得原 料混合物；
[0026]步骤三:将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区 段加热温度为120°C，第二个区段加热温度为150°C，第三个区段加热温度为180°C。
[0027] 实施例2
[0028] 一种环保型阻燃3D打印材料，由以下重量份数的原料组成:聚乳酸32份，水稻秸杆 32份，玻璃纤维23份，松木粉16份，纸浆15份，硅烷偶联剂3份，聚磷酸铵3份，润滑剂2份，三 [2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯1份，聚丁二酸丁二醇酯1份，聚乙二醇2份，有机硅酮2份。
[0029] 所述润滑剂选用硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺重量比为1:1:1的混合物。
[0030] 一种环保型阻燃3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
[0031 ]步骤一:称取水稻秸杆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到100目的 混合粉末；
[0032]步骤二:称取聚乳酸、松木粉、纸浆、硅烷偶联剂、聚磷酸铵、润滑剂、三[2.4-二叔 丁基苯基]亚磷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇及有机硅酮，与步骤一中的混合粉末一 起加入到搅拌机中，在搅拌速度为40r/min的条件下搅拌混合8min，得原料混合物；
[0033]步骤三:将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区 段加热温度为130°C，第二个区段加热温度为160°C，第三个区段加热温度为190°C。
[0034] 实施例3
[0035] 一种环保型阻燃3D打印材料，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸35份，秸杆35 份，玻璃纤维25份，杨木粉20份，纸浆20份，钛酸酯偶联剂4份，聚磷酸铵4份，润滑剂2份，三 [2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯2份，聚丁二酸丁二醇酯2份，聚乙二醇2份，氧化聚乙烯蜡2 份。
[0036]所述秸杆为水稻秸杆、小麦秸杆、玉米秸杆重量比为1:1:1的混合物。
[0037]所述润滑剂选用硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺重量比为1:1:1的混合物。
[0038] 一种环保型阻燃3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
[0039] 步骤一:称取秸杆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到120目的混合 粉末；
[0040] 步骤二:称取聚乳酸，杨木粉，纸浆，钛酸酯偶联剂，聚磷酸铵，润滑剂，三[2.4-二 叔丁基苯基]亚磷酸酯，聚丁二酸丁二醇酯，聚乙二醇及氧化聚乙烯蜡，与步骤一中的混合 粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为50r/min的条件下搅拌混合lOmin，得原料混合物；
[0041] 步骤三:将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区 段加热温度为140°C，第二个区段加热温度为170°C，第三个区段加热温度为190°C。
[0042] 实施例1-3制备的环保型阻燃3D打印材料的主要性能如表1所示。
[0043] 表 1
[0044]
[0045] 应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相 关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：聚乳酸30-35份，秸杆30-35份，玻璃纤维20-25份，木粉10-20份，纸浆10-20份，偶联剂2-4份，阻燃剂2-4份，润滑剂1-2份，抗氧剂1-2份，聚丁二酸丁二醇酯1-2份，聚乙二醇1-2份，分散剂1-2份。2. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于，由以下重量份数的 原料组成:聚乳酸30份，秸杆30份，玻璃纤维20份，木粉10份，纸浆10份，偶联剂2份，阻燃剂2 份，润滑剂1份，抗氧剂1份，聚丁二酸丁二醇酯1份，聚乙二醇1份，分散剂1份。3. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于，由以下重量份数的 原料组成:聚乳酸35份，秸杆35份，玻璃纤维25份，木粉20份，纸浆20份，偶联剂4份，阻燃剂4 份，润滑剂2份，抗氧剂2份，聚丁二酸丁二醇酯2份，聚乙二醇2份，分散剂2份。4. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于:所述秸杆为水稻秸 杆、小麦猜杆、玉米猜杆中的一种或多种。5. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于:所述的偶联剂选用 硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。6. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于:所述的阻燃剂为聚 磷酸铵。7. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于:所述润滑剂选用聚 乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺中的两种或两种以上任意比例的混合物。8. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于:所述的抗氧剂为四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1，3,5_三(3,5_二叔丁基-4-羟基苄基） 异氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4_二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯 中的一种或两种以上任意比例的混合物。9. 根据权利要求1所述的一种环保型阻燃3D打印材料，其特征在于:所述分散剂为有机 硅酮、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸中的任意一种。10. -种权利要求1-9任一项所述的环保型阻燃3D打印材料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： 步骤一：称取秸杆及玻璃纤维放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目~120目的混 合粉末； 步骤二:称取聚乳酸、木粉、纸浆、偶联剂、阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、聚丁二酸丁二醇酯、 聚乙二醇及分散剂，与步骤一中的混合粉末一起加入到搅拌机中，在搅拌速度为25r/min~ 50r/min的条件下搅拌混合5min~lOmin，得原料混合物； 步骤三:将原料混合物加入到双螺杆挤出机中进行造粒，所述的挤出机的第一区段加 热温度为120°C~140°C，第二个区段加热温度为150°C~170°C，第三个区段加热温度为180 。(:~190。。。
【文档编号】C08L67/02GK106084696SQ201610574905
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】章云, 张贝尼
【申请人】芜湖凯奥尔环保科技有限公司