[发明专利]应用于FDM成型技术的聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种应用于FDM成型技术的聚乳酸复合材料及其制备方法。所述聚乳酸复合材料由聚乳酸树脂、金属粉、增韧剂以及其它助剂组成；按质量份计算，包括聚乳酸树脂100份、金属粉10～30份、增韧剂2～15份以及其它助剂3～10份。所述制备方法包括干燥原材料、处理金属粉以及制备混合液的步骤，将干燥后的所述聚乳酸树脂、处理后的所述金属粉加入2～15份的所述增韧剂与3～10份的其它助剂中进行混合，并将所述混合液加入同向旋转混炼双螺杆挤出机中混炼挤出。采用所述制备方法制备应用于FDM成型技术的聚乳酸复合材料，其能够有效提升聚乳酸的改性性能，以满足3D打印产品高精度要求。

技术领域

本发明涉及FDM打印材料领域，特别是涉及一种应用于FDM成型技术的聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

FDM（Fused Deposition Modeling，熔融沉积成型）技术是目前应用最广泛的3D打印技术之一。然而FDM 成型技术中的打印材料的选择成为限制3D 打印发展的重难点问题。目前适用于FDM 成型技术的材料主要有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚乳酸树脂（PLA）、聚碳酸酯（PC）、聚苯砜（PPSF）和聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯（PETG）、聚醚醚酮（PEEK）等。其中，聚乳酸树脂（PLA）无毒，无刺鼻性气味，生物可降解性优良、易被自然界中的多种微生物或动植物体内的酶分解代替，最终形成水和二氧化碳、不污染环境等诸多优点，因此受到最为广泛的关注。但是由于FDM工艺的关键技术是如何保持材料的半流动性以及均匀凝固成型，而聚乳酸是一种晶体结构，加热时直接从固体向液体转化，温度降低则快速凝固，因此冷却时打印喷嘴相变化大，容易堵塞打印喷嘴，形成的产品存在翘曲形变。并且由于聚乳酸的结晶刚性，导致聚乳酸作为3D 打印耗材时缺少韧性易拉断，无法长时间稳定成型，造成打印不顺畅，成型的产品缺乏韧性和强度，使聚乳酸打印出来的产品在精度、强度方面受到很大的限制。

目前，市场上对于高性能的3D打印材料有较大的需求，其中能用于FDM 成型技术的聚乳酸的改性的资料较少。并且根据现有的技术中对聚乳酸的共混改性，其主要通过增加增韧材料使其韧性得到了改善，但热转化特性并没有明显改变，加热时因聚乳酸具体固定熔点，直接从固体向液体转化，逐层成型时易流淌，而温度降低则快速凝固，因此热收缩变形大，难以打印高精度制品。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中FDM成型技术中所选用的改性聚乳酸的性能无法满足3D打印产品高精度要求的问题，提供一种能够有效提升聚乳酸改性性能，以满足3D打印产品高精度要求的应用于FDM成型技术的聚乳酸复合材料及其制备方法。

一种应用于FDM成型技术的聚乳酸材料，由聚乳酸树脂、金属粉、增韧剂以及其它助剂组成；按质量份计算，包括聚乳酸树脂100份、金属粉10～30 份、增韧剂2～15 份以及其它助剂3～10份。

在其中一个实施例中，所述聚乳酸树脂为左旋聚乳酸。

在其中一个实施例中，所述左旋聚乳酸的分子量为10～20万。

在其中一个实施例中，所述金属粉为2500～8000目的铝粉、铁粉、铜粉、锌粉、不锈钢粉、镍粉、钛粉、钨粉、铅粉或锌铝合金粉中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述增韧剂为端环氧液态反应型丁腈橡胶或端羧基液态反应式丁腈橡胶。

在其中一个实施例中，所述其它助剂为偶联剂、抗水解剂或相容剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述偶联剂为KH-550硅烷偶联剂、KH-560硅烷偶联剂或钛酸偶联剂中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述抗水解剂为聚碳化二亚胺和/或单碳化二亚胺化合物。

在其中一个实施例中，所述相容剂为马来酸酐接枝高分子、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物或甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙烯-丙烯酸甲酯的三元共聚物中的至少一种。