一种绿色环保3d打印线材及其制备方法
一种绿色环保3d打印线材及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种打印线材及其制备方法。
【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，而且制作成本比较高。
[0003]专利201410587283.4公开的是一种木质3D打印耗材及其制备方法，其组分及质量百分含量为:木粉60%?90%、ABS塑胶3%?15%、PLA4%?15%、PHA2%?10%、PP1% '2%和相容剂1%?2%。该发明采用原生态松树木粉、青杨树木粉、桦树木粉为主要原料，这些原料为大型乔木，生长速度慢，且原料价格昂贵，现今环境污染的日益严重，使用这些大型乔木作为主要原料不仅不符合当今社会的绿色环保发展趋势，也不利环境友好。
[0004]目前，开发一种绿色环保的可降解的，制作成本低廉的而且具有木质感的3D打印线材尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要解决现有3D打印材料为不可降解材料，制作成本高和对环境造成污染的问题，而提供一种绿色环保3D打印线材及其制备方法。
[0006]一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂制备而成。
[0007]一种绿色环保3D打印线材的制备方法，是按以下步骤完成的:
[0008]一、称料:按重量份数40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂；
[0009]步骤一中所述的麻茎颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻茎颗粒的含水量小于8 % ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0010]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0011]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物；
[0012]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；
[0013]步骤一中所述的增塑剂为DEHP、DINP, DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物；
[0014]步骤一中所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903 或 KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0015]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的40份?60份麻茎颗粒、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目?120目的混合粉末；
[0016]三、干燥:将70目?120目的混合粉末在温度为55°C?65°C的下干燥20h?28h，得到干燥后的混合粉末；
[0017]四、混合:将步骤一中称取的20份?35份聚乳酸、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min?50r/min下搅拌混合5min?lOmin，得到原料混合物；
[0018]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0019]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为20r/min?25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为120°C?165°C，第二个区段加热温度165°C?210°C，第三个加热区段为210°C?225°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0020]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C?240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.5mm?3_的挤出线材；
[0021]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为50°C?90°C ；
[0022]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0023]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.5mm?3mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0024]本发明的优点:
[0025]一、本发明制备的绿色环保3D打印线材是一种复合3D打印线材，其充分利用了生长速度快的草本植物，也利用了不成材的灌木和一些树叶，聚乳酸也是其组分中的核心成分，其属于可降解材料；
[0026]二、本发明制备的绿色环保3D打印线材可降解成分比例达到了 92%以上，材料中有麻，其成本低廉，且含有大量的纤维素，使线材具有实木性质；材料中加了速干绿叶粉，使成品线材带有浅绿色；材料中有灌木树枝粉，增强了使用此种3D打印线材打印出的产品的实木感；
[0027]三、本发明的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳、环保的目的；
[0028]四、本发明制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa?26MPa，断裂伸长率为8%?13%，弯曲强度为28MPa?34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0029]五、将Ikg直径为1.75mm的本发明制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；本发明制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
【具体实施方式】
[0030]【具体实施方式】一:本实施方式是一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂制备而成。
[0031]本实施方式的优点:
[0032]—、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材是一种复合3D打印线材，其充分利用了生长速度快的草本植物，也利用了不成材的灌木和一些树叶，聚乳酸也是其组分中的核心成分，其属于可降解材料；
[0033]二、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材可降解成分比例达到了 92%以上，材料中有麻，其成本低廉，且含有大量的纤维素，使线材具有实木性质；材料中加了速干绿叶粉，使成品线材带有浅绿色；材料中有灌木树枝粉，增强了使用此种3D打印线材打印出的广品的实木感；
[0034]三、本实施方式的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳、环保的目的；
[0035]四、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa?26MPa，断裂伸长率为8 %?13 %，弯曲强度为28MPa?34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0036]五、将Ikg直径为1.75mm的本实施方式制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；本实施方式制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0037] 【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:所述的麻茎颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻茎颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一相同。
[0038]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是:所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0039]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三的不同点是:所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0040]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四的不同点是:所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；所述的增塑剂为DEHP、DINP,DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0041]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五的不同点是:所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903或KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。其他与【具体实施方式】一至五相同。
[0042]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六的不同点是:一种绿色环保3D打印线材按重量份数由60份麻茎颗粒、20份聚乳酸、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。其他与【具体实施方式】一至六相同。
[0043]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七的不同点是:一种绿色环保3D打印线材按重量份数由48份麻茎颗粒、29份聚乳酸、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂制备而成。其他与【具体实施方式】一至七相同。
[0044]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八的不同点是:一种绿色环保3D打印线材按重量份数由45份麻茎颗粒、35份聚乳酸、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。其他与【具体实施方式】一至八相同。
[0045]【具体实施方式】十:本实施方式是一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0046]—、称料:按重量份数40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂；
[0047]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8 % ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0048]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0049]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物；
[0050]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；
[0051]步骤一中所述的增塑剂为DEHP、DINP, DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物；
[0052]步骤一中所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903 或 KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0053]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的40份?60份麻茎颗粒、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目?120目的混合粉末；
[0054]三、干燥:将70目?120目的混合粉末在温度为55°C?65°C的下干燥20h?28h，得到干燥后的混合粉末；
[0055]四、混合:将步骤一中称取的20份?35份聚乳酸、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min?50r/min下搅拌混合5min?lOmin，得到原料混合物；
[0056]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0057]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为20r/min?25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为120°C?165°C，第二个区段加热温度165°C?210°C，第三个加热区段为210°C?225°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0058]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C?240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.5mm?3_的挤出线材；
[0059]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为50°C?90°C ；
[0060]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0061]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.5mm?3_的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0062]本实施方式的优点:
[0063]—、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材是一种复合3D打印线材，其充分利用了生长速度快的草本植物，也利用了不成材的灌木和一些树叶，聚乳酸也是其组分中的核心成分，其属于可降解材料；
[0064]二、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材可降解成分比例达到了 92%以上，材料中有麻，其成本低廉，且含有大量的纤维素，使线材具有实木性质；材料中加了速干绿叶粉，使成品线材带有浅绿色；材料中有灌木树枝粉，增强了使用此种3D打印线材打印出的广品的实木感；
[0065]三、本实施方式的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳、环保的目的；
[0066]四、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa?26MPa，断裂伸长率为8 %?13 %，弯曲强度为28MPa?34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0067]五、将Ikg直径为1.75mm的本实施方式制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；本实施方式制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0068]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0069]实施例一:一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0070]一、称料:按重量份数60份麻茎颗粒、20份聚乳酸、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂；
[0071]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒；
[0072]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒；
[0073]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶；
[0074]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚；
[0075]步骤一中所述的增塑剂为DEHP ；
[0076]步骤一中所述的其他助剂按重量分数由0.3份偶联剂、0.5份增韧剂、0.5份润滑剂和0.7份阻燃剂组成；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂；所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0077]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的60份麻茎颗粒、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目的混合粉末；
[0078]三、干燥:将70目的混合粉末在温度为60°C的下干燥24h，得到干燥后的混合粉末；
[0079]四、混合:将步骤一中称取的20份聚乳酸、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min下搅拌混合5min，得到原料混合物；
[0080]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0081]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为140°C，第二个区段加热温度185°C，第三个加热区段为210°C;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0082]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.75mm的挤出线材；
[0083]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为65°C ；
[0084]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0085]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.75mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0086]实施例一制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa，断裂伸长率为8%，弯曲强度为28MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0087]将Ikg直径为1.75mm的实施例一制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；实施例一制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0088]实施例二:一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0089]—、称料:按重量份数48份麻茎颗粒、29份聚乳酸、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂；
[0090]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒；
[0091]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒；
[0092]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶；
[0093]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚；
[0094]步骤一中所述的增塑剂为DEHP ；
[0095]步骤一中所述的其他助剂按重量分数由0.2份偶联剂、0.3份润滑剂和0.5份阻燃剂组成；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550 ;所述的润滑剂为硅酸脂；所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0096]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的48份麻茎颗粒、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到90目的混合粉末；
[0097]三、干燥:将90目的混合粉末在温度为60°C的下干燥24h，得到干燥后的混合粉末；
[0098]四、混合:将步骤一中称取的29份聚乳酸、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min下搅拌混合5min，得到原料混合物；
[0099]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0100]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为23r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为150°C，第二个区段加热温度195°C，第三个加热区段为210°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0101]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为230°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.75mm的挤出线材；
[0102]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为70°C ；
[0103]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0104]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.75mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0105]实施例二制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为10%，弯曲强度为34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0106]将Ikg直径为1.75mm的实施例二制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；实施例二制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0107]实施例三:一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0108]一、称料:按重量份数45份麻茎颗粒、35份聚乳酸、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂；
[0109]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒；
[0110]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒；
[0111]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶；
[0112]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚；
[0113]步骤一中所述的增塑剂为DEHP ；
[0114]步骤一中所述的其他助剂按重量分数由0.8份偶联剂、0.5份润滑剂和0.7份阻燃剂组成；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550 ;所述的润滑剂为硅酸脂；所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0115]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的45份麻茎颗粒、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到120目的混合粉末；
[0116]三、干燥:将120目的混合粉末在温度为60°C的下干燥24h，得到干燥后的混合粉末；
[0117]四、混合:将步骤一中称取的35份聚乳酸、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min下搅拌混合5min，得到原料混合物；
[0118]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0119]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为160°C，第二个区段加热温度205°C，第三个加热区段为220°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为 75cm ；
[0120]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.75mm的挤出线材；
[0121]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为80°C ；
[0122]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0123]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.75mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0124]实施例三制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为26MPa，断裂伸长率为13%，弯曲强度为32MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0125]将Ikg直径为1.75mm的实施例三制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；实施例三制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
【主权项】
1.一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份?60份麻莖颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂制备而成。2.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的麻茎颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻茎颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；所述的增塑剂为DEHP、DINP、DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物。6.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903或KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。7.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由60份麻茎颗粒、20份聚乳酸、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。8.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由48份麻茎颗粒、29份聚乳酸、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂制备而成。9.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由45份麻茎颗粒、35份聚乳酸、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。10.一种绿色环保3D打印线材的制备方法，其特征在于一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的: 一、称料:按重量份数40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂； 步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?10_ ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物； 步骤一中所述的增塑剂为DEHP、DINP、DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903 或 KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐； 二、研磨、过筛:将步骤一中称取的40份?60份麻茎颗粒、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目?120目的混合粉末； 三、干燥:将70目?120目的混合粉末在温度为55°C?65°C的下干燥20h?28h，得到干燥后的混合粉末； 四、混合:将步骤一中称取的20份?35份聚乳酸、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min?50r/min下搅拌混合5min?lOmin，得到原料混合物； 五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒； 步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为20r/min?25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为120°C?165°C，第二个区段加热温度165°C?210°C，第三个加热区段为210°C?225°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ； 六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C?240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.5mm?3mm的挤出线材； 步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为50°C?90°C ； 步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物； 七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.5mm?3_的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
【专利摘要】一种绿色环保3D打印线材及其制备方法，它涉及一种打印线材。本发明的目的是要解决现有3D打印材料为不可降解材料，制作成本高和对环境造成污染的问题。一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份～60份麻茎颗粒、20份～35份聚乳酸、5份～9份灌木树枝颗粒、5份～8份速干绿叶、0.5份～2份马来酸酐、0.5份～2份抗氧化剂、0.5份～1.5份增塑剂和0.5份～2份其他助剂制备而成。制备方法：一、称料；二、研磨、过筛；三、干燥；四、混合；五、造粒；六、挤出；七、卷捆，得到绿色环保3D打印线材。本发明的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳环保的目的。本发明可获得一种绿色环保3D打印线材。
【IPC分类】C08L97/02, C08K5/12, C08L67/04, C08L55/02, C08K5/09, C08K5/3492, C08K5/1545
【公开号】CN104893334
【申请号】CN201510309267
【发明人】林文树, 吴金卓, 王艺茗, 曹平, 何忠杜, 付秀, 谷周澎
【申请人】东北林业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种打印线材及其制备方法。
【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，而且制作成本比较高。
[0003]专利201410587283.4公开的是一种木质3D打印耗材及其制备方法，其组分及质量百分含量为:木粉60%?90%、ABS塑胶3%?15%、PLA4%?15%、PHA2%?10%、PP1% '2%和相容剂1%?2%。该发明采用原生态松树木粉、青杨树木粉、桦树木粉为主要原料，这些原料为大型乔木，生长速度慢，且原料价格昂贵，现今环境污染的日益严重，使用这些大型乔木作为主要原料不仅不符合当今社会的绿色环保发展趋势，也不利环境友好。
[0004]目前，开发一种绿色环保的可降解的，制作成本低廉的而且具有木质感的3D打印线材尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要解决现有3D打印材料为不可降解材料，制作成本高和对环境造成污染的问题，而提供一种绿色环保3D打印线材及其制备方法。
[0006]一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂制备而成。
[0007]一种绿色环保3D打印线材的制备方法，是按以下步骤完成的:
[0008]一、称料:按重量份数40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂；
[0009]步骤一中所述的麻茎颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻茎颗粒的含水量小于8 % ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0010]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0011]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物；
[0012]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；
[0013]步骤一中所述的增塑剂为DEHP、DINP, DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物；
[0014]步骤一中所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903 或 KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0015]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的40份?60份麻茎颗粒、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目?120目的混合粉末；
[0016]三、干燥:将70目?120目的混合粉末在温度为55°C?65°C的下干燥20h?28h，得到干燥后的混合粉末；
[0017]四、混合:将步骤一中称取的20份?35份聚乳酸、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min?50r/min下搅拌混合5min?lOmin，得到原料混合物；
[0018]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0019]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为20r/min?25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为120°C?165°C，第二个区段加热温度165°C?210°C，第三个加热区段为210°C?225°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0020]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C?240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.5mm?3_的挤出线材；
[0021]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为50°C?90°C ；
[0022]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0023]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.5mm?3mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0024]本发明的优点:
[0025]一、本发明制备的绿色环保3D打印线材是一种复合3D打印线材，其充分利用了生长速度快的草本植物，也利用了不成材的灌木和一些树叶，聚乳酸也是其组分中的核心成分，其属于可降解材料；
[0026]二、本发明制备的绿色环保3D打印线材可降解成分比例达到了 92%以上，材料中有麻，其成本低廉，且含有大量的纤维素，使线材具有实木性质；材料中加了速干绿叶粉，使成品线材带有浅绿色；材料中有灌木树枝粉，增强了使用此种3D打印线材打印出的产品的实木感；
[0027]三、本发明的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳、环保的目的；
[0028]四、本发明制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa?26MPa，断裂伸长率为8%?13%，弯曲强度为28MPa?34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0029]五、将Ikg直径为1.75mm的本发明制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；本发明制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
【具体实施方式】
[0030]【具体实施方式】一:本实施方式是一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂制备而成。
[0031]本实施方式的优点:
[0032]—、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材是一种复合3D打印线材，其充分利用了生长速度快的草本植物，也利用了不成材的灌木和一些树叶，聚乳酸也是其组分中的核心成分，其属于可降解材料；
[0033]二、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材可降解成分比例达到了 92%以上，材料中有麻，其成本低廉，且含有大量的纤维素，使线材具有实木性质；材料中加了速干绿叶粉，使成品线材带有浅绿色；材料中有灌木树枝粉，增强了使用此种3D打印线材打印出的广品的实木感；
[0034]三、本实施方式的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳、环保的目的；
[0035]四、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa?26MPa，断裂伸长率为8 %?13 %，弯曲强度为28MPa?34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0036]五、将Ikg直径为1.75mm的本实施方式制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；本实施方式制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0037] 【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:所述的麻茎颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻茎颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一相同。
[0038]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是:所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0039]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三的不同点是:所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0040]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四的不同点是:所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；所述的增塑剂为DEHP、DINP,DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0041]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五的不同点是:所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903或KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。其他与【具体实施方式】一至五相同。
[0042]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六的不同点是:一种绿色环保3D打印线材按重量份数由60份麻茎颗粒、20份聚乳酸、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。其他与【具体实施方式】一至六相同。
[0043]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七的不同点是:一种绿色环保3D打印线材按重量份数由48份麻茎颗粒、29份聚乳酸、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂制备而成。其他与【具体实施方式】一至七相同。
[0044]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八的不同点是:一种绿色环保3D打印线材按重量份数由45份麻茎颗粒、35份聚乳酸、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。其他与【具体实施方式】一至八相同。
[0045]【具体实施方式】十:本实施方式是一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0046]—、称料:按重量份数40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂；
[0047]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8 % ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0048]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物；
[0049]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物；
[0050]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；
[0051]步骤一中所述的增塑剂为DEHP、DINP, DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物；
[0052]步骤一中所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903 或 KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0053]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的40份?60份麻茎颗粒、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目?120目的混合粉末；
[0054]三、干燥:将70目?120目的混合粉末在温度为55°C?65°C的下干燥20h?28h，得到干燥后的混合粉末；
[0055]四、混合:将步骤一中称取的20份?35份聚乳酸、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min?50r/min下搅拌混合5min?lOmin，得到原料混合物；
[0056]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0057]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为20r/min?25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为120°C?165°C，第二个区段加热温度165°C?210°C，第三个加热区段为210°C?225°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0058]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C?240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.5mm?3_的挤出线材；
[0059]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为50°C?90°C ；
[0060]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0061]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.5mm?3_的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0062]本实施方式的优点:
[0063]—、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材是一种复合3D打印线材，其充分利用了生长速度快的草本植物，也利用了不成材的灌木和一些树叶，聚乳酸也是其组分中的核心成分，其属于可降解材料；
[0064]二、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材可降解成分比例达到了 92%以上，材料中有麻，其成本低廉，且含有大量的纤维素，使线材具有实木性质；材料中加了速干绿叶粉，使成品线材带有浅绿色；材料中有灌木树枝粉，增强了使用此种3D打印线材打印出的广品的实木感；
[0065]三、本实施方式的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳、环保的目的；
[0066]四、本实施方式制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa?26MPa，断裂伸长率为8 %?13 %，弯曲强度为28MPa?34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0067]五、将Ikg直径为1.75mm的本实施方式制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；本实施方式制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0068]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0069]实施例一:一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0070]一、称料:按重量份数60份麻茎颗粒、20份聚乳酸、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂；
[0071]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒；
[0072]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒；
[0073]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶；
[0074]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚；
[0075]步骤一中所述的增塑剂为DEHP ；
[0076]步骤一中所述的其他助剂按重量分数由0.3份偶联剂、0.5份增韧剂、0.5份润滑剂和0.7份阻燃剂组成；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂；所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0077]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的60份麻茎颗粒、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目的混合粉末；
[0078]三、干燥:将70目的混合粉末在温度为60°C的下干燥24h，得到干燥后的混合粉末；
[0079]四、混合:将步骤一中称取的20份聚乳酸、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min下搅拌混合5min，得到原料混合物；
[0080]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0081]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为140°C，第二个区段加热温度185°C，第三个加热区段为210°C;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0082]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.75mm的挤出线材；
[0083]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为65°C ；
[0084]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0085]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.75mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0086]实施例一制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为22MPa，断裂伸长率为8%，弯曲强度为28MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0087]将Ikg直径为1.75mm的实施例一制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；实施例一制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0088]实施例二:一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0089]—、称料:按重量份数48份麻茎颗粒、29份聚乳酸、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂；
[0090]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒；
[0091]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒；
[0092]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶；
[0093]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚；
[0094]步骤一中所述的增塑剂为DEHP ；
[0095]步骤一中所述的其他助剂按重量分数由0.2份偶联剂、0.3份润滑剂和0.5份阻燃剂组成；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550 ;所述的润滑剂为硅酸脂；所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0096]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的48份麻茎颗粒、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到90目的混合粉末；
[0097]三、干燥:将90目的混合粉末在温度为60°C的下干燥24h，得到干燥后的混合粉末；
[0098]四、混合:将步骤一中称取的29份聚乳酸、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min下搅拌混合5min，得到原料混合物；
[0099]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0100]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为23r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为150°C，第二个区段加热温度195°C，第三个加热区段为210°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ；
[0101]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为230°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.75mm的挤出线材；
[0102]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为70°C ；
[0103]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0104]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.75mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0105]实施例二制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为25MPa，断裂伸长率为10%，弯曲强度为34MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0106]将Ikg直径为1.75mm的实施例二制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；实施例二制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
[0107]实施例三:一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的:
[0108]一、称料:按重量份数45份麻茎颗粒、35份聚乳酸、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂；
[0109]步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒；
[0110]步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒；
[0111]步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶；
[0112]步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚；
[0113]步骤一中所述的增塑剂为DEHP ；
[0114]步骤一中所述的其他助剂按重量分数由0.8份偶联剂、0.5份润滑剂和0.7份阻燃剂组成；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550 ;所述的润滑剂为硅酸脂；所述的阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐；
[0115]二、研磨、过筛:将步骤一中称取的45份麻茎颗粒、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到120目的混合粉末；
[0116]三、干燥:将120目的混合粉末在温度为60°C的下干燥24h，得到干燥后的混合粉末；
[0117]四、混合:将步骤一中称取的35份聚乳酸、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min下搅拌混合5min，得到原料混合物；
[0118]五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒；
[0119]步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为160°C，第二个区段加热温度205°C，第三个加热区段为220°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为 75cm ；
[0120]六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.75mm的挤出线材；
[0121]步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为80°C ；
[0122]步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物；
[0123]七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.75mm的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
[0124]实施例三制备的绿色环保3D打印线材的拉伸强度为26MPa，断裂伸长率为13%，弯曲强度为32MPa，完全达到了打印线材的强度要求；
[0125]将Ikg直径为1.75mm的实施例三制备的绿色环保3D打印线材置于土壤中，使土壤完全将覆盖，在土壤温度25?30°C、湿度45%?50%的条件下，掩埋90天后，其降解率达55%以上，在掩埋160天后，其降解率达到82%以上；实施例三制备的绿色环保3D打印线材具有较高的生物降解性能。
【主权项】
1.一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份?60份麻莖颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂制备而成。2.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的麻茎颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的麻茎颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物；所述的增塑剂为DEHP、DINP、DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物。6.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903或KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐。7.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由60份麻茎颗粒、20份聚乳酸、8份灌木树枝颗粒、7份速干绿叶、1.5份马来酸酐、I份抗氧化剂、0.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。8.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由48份麻茎颗粒、29份聚乳酸、9份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和I份其他助剂制备而成。9.根据权利要求1所述的一种绿色环保3D打印线材，其特征在于一种绿色环保3D打印线材按重量份数由45份麻茎颗粒、35份聚乳酸、5份灌木树枝颗粒、8份速干绿叶、2份马来酸酐、1.5份抗氧化剂、1.5份增塑剂和2份其他助剂制备而成。10.一种绿色环保3D打印线材的制备方法，其特征在于一种绿色环保3D打印线材的制备方法是按以下步骤完成的: 一、称料:按重量份数40份?60份麻茎颗粒、20份?35份聚乳酸、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂； 步骤一中所述的麻莖颗粒的粒径为Imm?10_ ;所述的麻莖颗粒的含水量小于8% ;所述的麻茎颗粒为苎麻茎颗粒、苘麻茎颗粒和亚麻茎颗粒中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的灌木树枝颗粒的粒径为Imm?1mm ;所述的灌木树枝颗粒的含水量小于10% ;所述的灌木树枝颗粒为木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒；所述的木质纤维素含量在40%以上的灌木树枝颗粒为冬青树枝颗粒、黄杨树枝颗粒和扶芳藤树枝颗粒中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的速干绿叶的含水量小于5% ;所述的速干绿叶为柳树叶、扬树叶和梧桐树叶中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的抗氧化剂为茶多酚、植酸、BHA和BHT中的一种或其中几种混合物； 步骤一中所述的增塑剂为DEHP、DINP、DNOP和DBP中的一种或其中几种的混合物； 步骤一中所述的其他助剂为偶联剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂中的一种或其中几种的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铬络合物偶联剂；所述的硅烷偶联剂为 KH-550、KH-560、KH-570、KH-580、KH-590、KH-902、KH-903 或 KH792 ;所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；所述的润滑剂为硅酸脂或磷酸酯；所述的阻燃剂为氮系阻燃剂；所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺聚磷酸盐； 二、研磨、过筛:将步骤一中称取的40份?60份麻茎颗粒、5份?9份灌木树枝颗粒、5份?8份速干绿叶混合后放入研磨机中研磨，再进行过筛，得到70目?120目的混合粉末； 三、干燥:将70目?120目的混合粉末在温度为55°C?65°C的下干燥20h?28h，得到干燥后的混合粉末； 四、混合:将步骤一中称取的20份?35份聚乳酸、0.5份?2份马来酸酐、0.5份?2份抗氧化剂、0.5份?1.5份增塑剂和0.5份?2份其他助剂和步骤三中得到的干燥后的混合粉末加入到搅拌机中，再在搅拌速度为25r/min?50r/min下搅拌混合5min?lOmin，得到原料混合物； 五、造粒:将步骤四得到的原料混合物加入到造粒机中进行造粒，得到原料颗粒； 步骤五中所述的造粒机的搅拌速度为20r/min?25r/min，所述的造粒机的第一区段加热温度为120°C?165°C，第二个区段加热温度165°C?210°C，第三个加热区段为210°C?225°C ;所述的造粒机从入料口至出料口的距离为75cm ； 六、挤出:将步骤五中得到的原料颗粒在温度为220°C?240°C下进行挤出，再分别经过第一水冷却槽和第二水冷却槽进行冷却，得到直径为1.5mm?3mm的挤出线材； 步骤六中所述的第一水冷却槽的槽长为4m，槽中水温为50°C?90°C ； 步骤六中所述的第二水冷却槽的槽长为3m，槽中水温为0°C的冰水混合物； 七、卷捆:使用卷线机将步骤六中得到的直径为1.5mm?3_的挤出线材卷成捆，得到绿色环保3D打印线材。
【专利摘要】一种绿色环保3D打印线材及其制备方法，它涉及一种打印线材。本发明的目的是要解决现有3D打印材料为不可降解材料，制作成本高和对环境造成污染的问题。一种绿色环保3D打印线材按重量份数由40份～60份麻茎颗粒、20份～35份聚乳酸、5份～9份灌木树枝颗粒、5份～8份速干绿叶、0.5份～2份马来酸酐、0.5份～2份抗氧化剂、0.5份～1.5份增塑剂和0.5份～2份其他助剂制备而成。制备方法：一、称料；二、研磨、过筛；三、干燥；四、混合；五、造粒；六、挤出；七、卷捆，得到绿色环保3D打印线材。本发明的绿色环保3D打印线材不仅成本低廉，而且实现了绿色、低碳环保的目的。本发明可获得一种绿色环保3D打印线材。
【IPC分类】C08L97/02, C08K5/12, C08L67/04, C08L55/02, C08K5/09, C08K5/3492, C08K5/1545
【公开号】CN104893334
【申请号】CN201510309267
【发明人】林文树, 吴金卓, 王艺茗, 曹平, 何忠杜, 付秀, 谷周澎
【申请人】东北林业大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日
最新回复(0)