[发明专利]一种具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，具体是：准备如下重量份原料：聚乳酸100份，金属粉80‑150份，金属颜料1‑5份，甲基丙烯酸甲酯为壳的软核硬壳型核壳共聚物增韧剂8‑18份，偶联剂0.5‑2份，润滑剂0.5‑1.5份，受阻酚类抗氧剂0.2‑0.8份，亚磷酸酯类或硫代酯类抗氧剂0.1‑0.5份，将金属粉及金属颜料混合的同时喷入偶联剂溶液，烘干，将改性金属粉及金属颜料、聚乳酸、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合后加入双螺杆挤出机中挤出造粒、烘干，将烘干粒料加入单螺杆挤出机中挤出，经热水、冷水处理、风干，得到线材。本发明制备的改性聚乳酸材料具有金属效果、韧性好、不易降解。

技术领域

本发明涉及一种具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，属于3D打印用材料制备技术领域。

背景技术

3D打印技术正深刻改变着现代制造业的进程，它是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是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，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

由于聚合物材料良好的热流动性、快速冷却粘结性、较高的机械强度，在3D打印制造领域得到快速的应用和发展，尤其是聚乳酸作为一种绿色环保、可生物降解的新材料，具有层间粘合力高、不易翘曲变形、打印件表面光滑平整等特别优异的打印效果，因此聚乳酸在3D打印材料中得到了广泛的应用，深受3D打印业内人士的青睐。但是普通聚乳酸耗材较脆，韧性差，效果单一，若加入大量具有特殊效果和用途的填料(例如加入金属粉或金属颜料)则会使聚乳酸耗材更脆，而且会使打印件的层与层之间难以融合，易于开裂，难以实现最终的效果或用途；另外，普通PLA(聚乳酸)耗材除了生物降解外，高温加工时也存在易降解的劣势，长时间或多次的热成型加工使其性能下降严重，大量填充金属粉和金属颜料时的热降解解现象更加显著。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有聚乳酸耗材较脆、效果单一、易降解的问题，尤其是加入填料后出现的过度脆化、易于开裂、易降解的技术问题，提供一种具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：

准备如下重量份的制备原料：聚乳酸100份，金属粉80-150份，金属颜料1-5份，增韧剂8-18份，偶联剂0.5-2份，润滑剂0.5-1.5份，受阻酚类抗氧剂0.2-0.8份，亚磷酸酯类或硫代酯类抗氧剂0.1-0.5份，所述增韧剂为以甲基丙烯酸甲酯为壳的软核硬壳型核壳共聚物；

配制偶联剂溶液；

将金属粉及金属颜料混合的同时喷入偶联剂溶液，然后将所得的表面浸润有偶联剂的金属粉及金属颜料烘干，冷却至常温，即得改性金属粉及金属颜料；

将改性金属粉及金属颜料、聚乳酸、增韧剂、润滑剂、抗氧剂混合，得到预混原料；

将预混原料加入双螺杆挤出机中挤出造粒得改性粒料；

将改性粒料烘干，得烘干粒料，然后将烘干粒料加入单螺杆挤出机中挤出塑料熔体，将所得塑料熔体经过热水处理、冷水冷却定型、风干，得到线材。

选择80-150份的金属粉是由于在3D打印成型时金属粉自身之间并不能粘合，粘合主要是通过聚乳酸基体，所以金属粉过量会使其在聚乳酸基体中难以分散，产生脆化问题，并造成3D打印中层间粘合困难，使制品易开裂，而加入金属粉的量过少会使产品的金属质感差。