[发明专利]生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金及其应用

说明书

本发明公开了一种生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金，其包括聚乳酸、聚呋喃二甲酸丁二醇酯、增韧剂、成核剂以及助剂等。本发明的改性聚乳酸合金在保持聚乳酸良好力学模量和强度的基础上，提高了聚乳酸的断裂伸长率，并具有优良的反光性能，其在400～760nm的可见光波段具有较高的反射率，反射率等于或大于45％。本发明还公开了所述生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金于3D打印领域的应用，其可以提高3D打印制品的断裂伸长率和表面光滑度，使得制品更加美观。同时基于所述改性聚乳酸合金的3D打印材料的韧性好、挤出变形小、外表规整，经过打印模型验证，打印后制品具有收缩率低、工艺简单、冷却快、外观光泽好的优点，打印适用性广阔。

技术领域

本发明涉及一种含有呋喃二甲酸的聚乳酸合金的应用，具体涉及一种生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金及其在3D打印中的应用，属于生物基高分子材料及高分子成型加工领域。

背景技术

3D打印技术(3D Printing)是21世纪制造业领域迅速发展的一项成型制造技术，又称为增材制造，结合计算机软件技术，将需要打印的制件形状输入计算机，然后以层层打印的形式输出，能够打印形状复杂的制品，且理论上没有原材料的浪费。现有的打印材料可以是金属、陶瓷和塑料，由于塑料成型速度快、质地轻，已成为3D打印材料的一个重要组成部分。现有的3D打印塑料主要有聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)、聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，其中PLA由于其自身的生物可降解性能和打印性能的优点，已成为很受欢迎的3D打印材料，但是PLA本身的韧性不好，需要对PLA进行增韧，拓宽其适用范围。而增韧后的PLA又难免存在收缩率增加，冷却时间变长等不利于3D打印的问题。

现有技术通常是通过添加增容剂和增塑剂来改善材料的韧性，但这样会影响材料的力学强度、尺寸收缩以及冷却速度。在公开号为CN105419265A的中国专利中，发明人利用ABS改性PLA获得了一种性能良好的3D打印合金，但ABS在打印过程中会生产比较大的难闻的气味。在公开号为CN104725806A的中国专利中，发明人利用多种成分改性PLA获得了一种性能良好的3D打印PLA增韧材料，但其配方较为复杂，可能存在小分子析出问题。公开号为CN104177798A的中国专利公开了一种改性PLA复合材料，使用单螺杆挤出机制备线材，会存在各组分混合不均匀的情况。在公开号为CN104693709A的中国专利中，发明人利用聚碳酸酯对PLA进行改性，其加工温度多数在200℃以上，会造成PLA的热降解。

所以寻找一种既能维持PLA良好的力学强度又能增加PLA的韧性、且不影响其在3D打印过程中的流动、收缩和冷却性能的聚合物显得十分重要，另外3D打印制品的表面美观性和光泽度也是一个很重要的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金及其在3D打印中的应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金在3D打印中的应用。其中，所述生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金包括如下组分：聚乳酸62～90wt％，聚呋喃二甲酸丁二醇酯(PBF)4～30wt％，增韧剂1～5wt％，成核剂0.1～1.5wt％以及助剂0.5～2wt％。

在一些较佳实施方案中，所述生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金的拉伸强度为60～65MPa，断裂伸长率为107～153％，且所述生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金在400～760nm的可见光波段的反射率≥45％。

优选的，当所述生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金包含10wt％聚呋喃二甲酸丁二醇酯时，所述生物基聚呋喃二甲酸丁二醇酯改性聚乳酸合金对于波长为632.8nm的可见光的反射率为52.4％。