[发明专利]一种聚乙烯醇打印支撑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及打印材料领域，具体地说是一种聚乙烯醇打印支撑材料及其制备方法。

背景技术

3D打印材料是支撑3D打印行业发展的关键技术之一。为了保证FDM打印的完整和精密性，以及为了实现一次性打印多个嵌套部件的可能性，可溶性支撑材料是不可或缺的，直接影响到FDM机器的广泛应用。

目前，市场上的可溶性支撑材料，除了聚乙烯醇外，还包括：1、油溶性材料，采用柠檬烯为溶剂，实际上属于普通的HIPS，优点是与ABS界面粘接牢靠，可以配合ABS打印出相当精确的制品，缺点是柠檬烯溶液的回收处理仍会造成一定的麻烦和污染。2、碱溶液材料，主要是聚乳酸，配合5％的氢氧化钠热碱液溶解，用户使用不便，并且热碱液也会损害ABS基体材料的性能，同时，如果使用聚乳酸本身或者热塑性聚氨酯作为基体材料，这种热碱液会造成对基体材料的更大伤害，以至于完全不可用。3、其他待开发的水溶性聚合物，但尚未实现工业化。

因此，众所周知，市面上最常见的是聚乙烯醇3D打印支撑材料。在长期的使用中，可以发现聚乙烯醇存在两个缺点：

一、聚乙烯醇与空气接触会吸潮，然后变软。在普通的打印机就无法送丝。但是近两年来，打印机的送丝结构有了进步，甚至一些低端的打印机也可以顺利地实现软丝(如热塑性聚氨酯)的打印。因此，聚乙烯醇变软这个缺点已经不是主要问题了。

二、聚乙烯醇与基体材料的粘接牢度较差。尤其是在聚乳酸、热塑性聚氨酯这两类最常见基体材料与聚乙烯醇配合下进行双喷头打印时，经常出现不同树脂之间相互滑移的现象，而且，只要出现了这种滑移现象，本次打印就只能作废，必须重新开始。

公开号为CN105924882A的中国发明专利申请公开了采用含有不同 官能团的界面增容剂对聚乙烯醇进行改性，使之成为良好的粘结性、并可水溶的支撑材料。

但是，这些具有反应基团的界面增容剂，在前期的造粒和拉丝过程中，很容易与聚乙烯醇的大量羟基提前进行反应；后期在进行3d打印时，反应基团已经消耗殆尽，不能起到聚乙烯醇树脂与基体树脂的“搭桥”反应和良好的粘接效果。

发明内容

本发明就是为了解决现有产品不能起到良好的粘接效果的技术问题，提供一种具有良好的粘结性、可起到良好粘接效果的聚乙烯醇打印支撑材料

为此，本发明提供一种聚乙烯醇打印支撑材料，其含有如下重量份的组份：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；润滑剂0.3～3份；酸味脱除剂1～15份；热稳定剂1～5份；抗氧剂0.1～1份；界面增容剂5～20份。

优选的，聚乙烯醇打印支撑材料，其含有如下重量份的组份：聚乙烯醇100份；甘油8～12份；润滑剂0.5～2份；酸味脱除剂2～8份；热稳定剂2～4份；抗氧剂0.3～0.5份；界面增容剂10～15份。

优选的，聚乙烯醇的醇解度为88％，聚合度小于1000。

优选的，界面增容剂为基体树脂。

优选的，基体树脂为聚乳酸或热塑性聚氨酯。

本发明中的界面增容剂，采用高分子界面粘合相似相容的原理：如果是水溶性聚乙烯醇与基体树脂聚乳酸粘合，则用聚乳酸对水溶性聚乙烯醇进行共混改性；如果是水溶性聚乙烯醇与基体树脂热塑性聚氨酯粘合，则用热塑性聚氨酯对水溶性聚乙烯醇进行共混改性。因此，水溶性聚乙烯醇所含有的界面增容剂，实际上就是基体树脂本身，而不是CN105924882A中所述的第三组分的含官能团的相容剂。

水溶性聚乙烯醇与聚乳酸、热塑性聚氨酯的溶解度参数差异较大，从热力学上看是它们各自的聚合物合金是不相容的，但是由于聚乙烯醇中的大量羟基可与与聚乳酸和热塑性聚氨酯中发生酯交换反应，所以在 实际的双螺杆共混改性中，它们都呈现出均一稳定的聚合物合金的形态，并未发现界面粘接不良或者相分离的情况，同时力学性能良好，因此也不需要采用扩链剂或其他相容剂进行进一步改良。

以这种基体树脂改性水溶性聚乙烯醇形成聚合物合金的形式，作为FDM 3D打印可溶性支撑材料，可以有效地增加它与原有基体树脂的界面粘合的牢度，减少不同树脂之间的滑移，并提高FDM 3D打印制品的精确度。

优选的，润滑剂是羧酸金属盐，所述羧酸包括月桂酸、棕榈酸、硬脂酸以及其他长碳链饱和或不饱和羧酸，所述金属盐包括碱金属盐和碱土金属盐。

优选的，酸味脱除剂是碱土金属的氢氧化物或碳酸盐，例如氢氧化镁、碳酸钙等。

优选的，热稳定剂为碱土金属氯化物，如氯化钙、氯化镁等。

优选的，抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和辅助抗氧剂中的一种或两种。