[发明专利]含轴取向孔隙结构的除甲醛3D打印线材及其制备方法

说明书

本发明公开供了一种含轴取向孔隙结构的除甲醛3D打印线材及其制备方法。线材具有轴取向的孔隙结构，孔隙长度为10～800μm，宽度为0.1～9μm。制备方法如以下步骤:将纤维素/聚乳酸复合材料单向拉伸线材置于0.1～30％活化剂水溶液中，在10～80℃温度下、以2000～15000rpm转速搅拌0.1～5hr，过滤得活化线材；再将活化线材与改性剂置于溶剂中，以2000～15000rpm转速搅拌0.1～5hr，过滤后，在20～60℃、低于10KPa条件下真空干燥，得到所述3D打印线材。本发明工艺简单实用，不影响3D打印原有正常使用工艺，空气净化功能效果提升明显。

技术领域

本发明属于空气净化与材料成型加工领域,具体涉及一种含轴取向孔隙结构的3D打印线材及其制备方法；尤其涉及一种含轴取向孔隙结构的除甲醛3D打印线材及其制备方法。

背景技术

甲醛是一种众所周知的室内空气污染物，是世界卫生组织（WHO）确认的致癌物质和致畸物质之一。近年来，室内空气污染问题日益严重。甲醛作为室内代表性污染物，主要来自室内家具漆，装饰材料，聚合板，粘合剂和化纤地毯。我国规定：室内甲醛含量不得超过0.08mg/m3。高浓度的甲醛会引起一系列症状，包括咽炎、鼻炎、肺气肿、肺癌、甚至死亡。目前，常用的去除室内空气中甲醛的方法主要有：热催化氧化、绿色植物净化、催化氧化法、空气负离子法和吸附法等方法。在这些方法中，热催化氧化需要非常高的温度条件下（800℃至1000℃）。光催化分解对紫外线辐射有较高的要求。吸附法是现如今最常用的方法，活性炭凭借其大的比表面积、孔结构，表面具有丰富的含氧官能团，易于获取，价格低廉等特点获得广泛的应用。但是活性炭的使用存在着一定的局限性，它属于可逆吸附，当空气温度、湿度等因素发生变化时，会产生脱附而造成二次污染。

作为地球上含量最丰富的天然高分子化合物，纤维素还是一种重要的可生物降解和可再生的生物质资源，被用于制备具有不同应用的各种产品，尤其是绿色复合材料。天然植物纤维素与生物可降解聚乳酸复合材料已成为常用的3D打印材料。但纤维素材料与甲醛仅存在着很弱且可逆的氢键作用，除醛除醛效率很低、难以直接用于室内空气净化领域。

通过对现有专利文献的检索发现，专利文献CN108822511A公开了一种一种全生物质3D打印用PLA纳米复合线材的制备方法；其提供的纳米复合线材性能稳定，力学性能优良；然而，其中增容改性剂的目的是为了提高复合材料的热稳定性。

专利文献CN107737584A公开了一种具有微纳结构的的多孔材料及其制备方法；其制备的多孔材料孔隙率高、结构可控；然而，其多孔结构无法实现特定取向。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种含轴取向孔隙结构的除甲醛3D打印线材及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种3D打印线材，具有轴取向的孔隙结构，孔隙长度为10～800 μm，宽度为0.1～9 μm。

本发明还涉及一种3D打印线材的制备方法，包括如以下步骤:

S1、将纤维素/聚乳酸复合材料单向拉伸线材置于0.1～30%活化剂水溶液中，在10～80℃温度下搅拌，过滤得活化线材；

S2、将所述活化线材与改性剂置于溶剂中，搅拌，过滤后，在20～60℃、低于10 KPa条件下真空干燥，得到所述具有除醛功能轴向孔隙结构的3D打印线材。

作为本发明的一个实施方案，所述纤维素/聚乳酸复合材料单向拉伸线材为木质纤维素与聚乳酸按照质量比例1:0.1～1、温度150～190℃共混挤出、拉伸制备而成。

进一步的，所述拉伸采用的拉伸比为2～8:1。

作为本发明的一个实施方案，所述纤维素/聚乳酸复合材料单向拉伸线材、活化剂水溶液、改性剂和溶剂的质量比为1: 10～500: 0.8～10: 10～500。