[发明专利]具有自清洁抗菌功能的3D打印材料及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，特别涉及一种具有自清洁抗菌功能的3D打印材料及制备方法与应用。

背景技术

3D打印技术是目前逐渐热门兴起的一种快速成型技术，这是一种绿色化桌面快速成形技术，具有体积小，成本低，污染低，使用方便等优点。其基本原理是以高分子材料为基材，采用熔融堆积成型或熔融沉积成型技术，通过逐层打印方式完成物体对构造和形成。热塑性丝状高分子材料在熔融状态下，被连续挤出，凝固后形成轮廓状薄层，逐层叠加最终形成产品，能在精确定位下逐层堆积构建各种三维物体。

目前用于3D打印聚合物材料有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)和聚乙烯醇(PVA)等，而应用最为广泛的是PLA和ABS高聚物，其中PLA因其具有可生物降解性，无毒、无刺鼻性气味，熔融温度低、透明易染色、且价格便宜而最受欢迎。目前，随着3D打印机技术逐渐发展，以及人们自身在环保和安全等意识的提高，对3D打印产品的功能性要求也日益增加。

3D打印材料在使用性能上要求与3D打印机相匹配，在打印过程中流畅性好，不断裂，干燥快；而且要求成型性好。在3D打印材料中的成分组成以及用量组成，都将影响到3D打印材料的最终性能。因此，人们一直在研究性能更为优异的3D打印材料。

3D打印技术打印出来的产品在储存，运输以及使用过程中，由于周围环境及空气中湿度，有害颗粒及气体等的影响，在其表面表面容易滋生细菌，富集污染物质等，会对人体健康造成不利影响。目前，市面上流行的3D打印产品及其原材料都还没有抗菌防污自清洁功能。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有自清洁抗菌功能的3D打印材料。

本发明的另一目的在于提供所述具有自清洁抗菌功能的3D打印材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述具有自清洁抗菌功能的3D打印材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有自清洁抗菌功能的3D打印材料，包含如下按质量份计的组分：高分子聚合物70～85份、颜料粉末1～5份、无机填料1～5份、纳米抗菌剂0.5～1.5份、粘结料10～20份；

所述的具有自清洁抗菌功能的3D打印材料，优选包含如下按质量份计的组分：高分子聚合物70～80份、颜料粉末1.5～2份、无机填料3～3.5份、纳米抗菌剂0.5～1.5份、粘结料15～20份；

所述的高分子聚合物为聚乳酸(PLA)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)；

所述的PLA优选为分子量大于8万的PLA；

所述的ABS优选为熔融温度在217～237℃，热分解温度在250℃以上的ABS；

所述的颜料粉末包括无机颜料和有机颜料，其中无机颜料为钛白、锌钡白、铅铬黄、铁黄和铁蓝中的至少一种；有机颜料为大红粉、偶淡黄、酞菁蓝和喹吖啶酮中的至少一种；

所述的颜料粉末优选为平均粒径为10μm的颜料粉末；

所述的无机填料为超细碳酸钙、超细二氧化硅和滑石粉中的一种或至少两种；

所述的超细碳酸钙指的是平均粒径为0.02μm＜d≤0.1μm的碳酸钙粉末；

所述的超细二氧化硅指的是平均粒径为1μm＜D50≤12μm的粉末；

所述的滑石粉优选为平均粒径为10μm的滑石粉；

所述的纳米抗菌剂为纳米二氧化钛颗粒和纳米银颗粒中的一种或两种；

所述的纳米二氧化钛颗粒优选为平均粒径20-30nm的二氧化钛颗粒；更优选为平均粒径25nm、锐钛矿相的二氧化碳颗粒；

所述的纳米银优选为平均粒径10-20nm的纳米银颗粒；更优选为平均粒径15nm的纳米银颗粒；

所述的粘结料为热固性弹性体和热塑性弹性体中的一种或两种；

所述的热固性弹性体优选为异戊橡胶、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶、氯醚橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶、氯磺化聚乙烯和氢化丁睛橡胶中的一种或至少两种；

所述的热塑性弹性体优选为聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性聚酯弹性体和苯乙烯共聚物热塑性弹性体中的至少一种。

所述的具有自清洁抗菌功能的3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：