[发明专利]用于3D打印的高强度高耐热聚乳酸材料

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，具有涉及一种用于3D打印的高强度高耐热聚乳酸材料。

背景技术

3D打印技术又称增材制造技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。基本原理是叠层制造，逐层增加材料来生成三维实体的技术。 FDM技术是唯一使用生产级别热塑性塑料为耗材的专业3D打印技术，这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。目前，桌面级3D打印设备大部分采用FDM技术制造。

FDM技术原理是利用热塑性聚合物材料受热熔融，从喷头处挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层， 再层层叠加成最终形成产品。因此FDM 3D打印的高分子材料需要具有优良的加工性能，不仅要具有较低的熔融温度，良好的流动性和快速的固化速率，还必须具有很小的冷却收缩率和均一的结构，这样才不会在 3D 打印成型时出现产品内部应力分布不均和冷却收缩率不同，造成打印出来的产品性能缺陷等问题。

3D打印耗材作为3D打印技术的重要组成部分，影响原型的成型速度、精度和物理、化学性能，直接影响到原型的二次应用和用户对成型工艺设备的选择。目前市场上常用的3D打印耗材主要是PLA（聚乳酸）、 ABS （丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物）、PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯）等， 而由于PLA具有安全无毒，无刺鼻性气味，熔融温度较低，优良的生物相容性，生物可降解性，低收缩率，透明容易染色等诸多优点更受到人们的喜爱和关注 ；但聚乳酸韧性较差、缺乏柔性和弹性、耐热性差等缺点限制了PLA作为3D打印耗材的进一步运用。

目前，市场上对于高性能的3D打印材料仍有较大的需求。而有关用于FDM 3D打印的聚乳酸的改性的资料较少。

中国专利公开号 CN103146164A 公开了一种用于快速成型纳米材料增韧的聚乳酸材料及其制备方法， 该方法是利用双螺杆挤出机对聚丙烯酸酯微球和聚乳酸进行共混挤出改性，改善了聚乳酸韧性差的缺陷，但聚丙烯酸酯微球的加入造成了聚乳酸体系结构的不均一，加工性能明显降低，严重影响了产品的打印成型。

中国专利申请公布号 CN 103665802 A 公开了一种可用于3D打印的PLA材料改性方法，该方法是用无机纳米材料作为增韧剂对PLA进行增韧改性，该方法通过行星磨研磨聚乳酸和无机纳米粉体，虽然能增强粉体在聚乳酸中的分散性，但加工效率极低，不可用于工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于3D打印的高强度高耐热聚乳酸材料，该高强度高耐热聚乳酸材料按照标准测试材料拉伸强度达到59MPa以上、弯曲强度达到98MPa以上和维卡软化形温度115℃，拉伸强度、弯曲强度和耐热性能均得到提高，材料的耐热性能提高尤为明显，PLA耗材的实用性和适用范围大大提升。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于3D打印的高强度高耐热聚乳酸材料，包括以下质量份的组分：

左旋聚乳酸树脂                 100份，

无机填料                       1~20份，

多元羧酸金属盐                 0.01~5份，

酰胺类化合物                   0.1~5份，

增塑剂                         0.1~5份，

抗氧化剂                       0.1~1份，

抗水解剂                       0.1~2份；

所述左旋聚乳酸树脂的重均分子量为100000~400000；

所述多元羧酸金属盐符合以下两种结构中的一种：

式（1）：

式（2）：