[发明专利]一种可生物降解的4D打印形状记忆材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可生物降解的4D打印形状记忆材料及其制备方法，所述的4D打印形状记忆材料，按照重量份计，包括以下组分：聚乳酸20‑60份，聚己内酯40‑80份，增塑剂0.2‑1份，抗氧剂0.2‑1份，扩链剂0.2‑1份，润滑剂0.2‑1份；辐照剂量为15‑250KGy。所述的制备方法，包括原料预处理，物料共混和材料制备三大步骤，具体是将聚乳酸和聚己内酯放置在真空干燥箱中进行干燥处理；然后将原料混合均匀后通过双螺杆挤出机熔融共混挤出冷却切粒，干燥后得到改性材料；最后将改性材料经单螺杆挤出机拉成细丝，冷却吹干辐照交联后收卷，得到4D打印形状记忆材料。该材料物理性能优良，恢复能力强，打印加工进料顺畅成型好，并且可生物降解，具备极大的发展优势。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种4D打印材料及其制备方法。

背景技术

3D打印行业在2020年实现井喷式增长，3D打印技术和材料的应用已经十分广泛。新兴的4D打印技术是指利用“智能材料”和3D打印技术，制造出在预定的刺激下(如放入水中，或者加热、加压、通电、光照等)可自我变换物理属性(包括形态、密度、颜色、弹性、导电性、光学特性、电磁特性等)的三维物体。4D打印技术的关键更多的是依赖于智能材料，而非打印技术。

4D打印形状记忆材料能够感受外界刺激并产生形态学变化，从宏观上可以描述为原始形态-临时形态-原始形态的变化，该材料在航空、医疗器械、机械工程、模具设计等领域具有重要应用前景。4D打印形状记忆材料之前普遍采用普通的形状记忆合金，然而形状记忆合金相容性较差，运用到打印加工过程中极容易离模膨胀，导致线径不均匀，打印时出丝不稳定。

授权公开号为CN109337229A的发明专利，提供了一种用于温控可逆变形的4D打印材料，该材料包括以下重量百分比的各组分制备而成：聚合反应体25份，光引发剂10份，热敏助剂5份，抗高温老化剂0.5份，温敏变形单体8份，稀释剂30份，光反应助剂3份，柔性填料5份。该材料光固化成型后，通过外界环境可控范围的不同温度感应，呈现形态的可逆改变，这种可逆改变的温度范围在-15-95℃之间，但是该材料中的聚合反应体为PS-b-PMMA共聚物，不可生物降解。

发明内容

为了解决背景技术中所述的4D形状记忆打印材料相容性差和不可生物降解的问题，本发明提供了一种可生物降解的4D打印形状记忆材料及其制备方法。

一种可生物降解的4D打印形状记忆材料，按照重量份计，包括以下组分：聚乳酸20-60份，聚己内酯40-80份，增塑剂0.2-1份，抗氧剂0.2-1份，扩链剂0.2-1份，润滑剂0.2-1份；辐照剂量为15-250KGy。

所述的增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、环氧大豆油、环氧丙烷缩合物(PPG)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、白油、硅油中的至少一种。

所述的扩链剂为苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(ADR)、二异氰酸酯(HDI)、亚磷酸酯、二酸酐、二环氧化合物中的至少一种。

所述的润滑剂为硬脂酸(HSt)、硬脂酸锌(ZnSt)、氧化聚乙烯蜡(OPE)、聚乙烯蜡、石蜡、已撑双硬酯酰胺(EBS)、硅酮粉中的至少一种。

所述的抗氧剂为亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、钙锌稳定剂中的至少一种。

一种可生物降解的4D打印形状记忆材料的制备方法，包括以下步骤：

1)原料预处理：将聚乳酸和聚己内酯放置在真空干燥箱中进行干燥处理；

2)物料共混：将原料投入高速混合机中混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融共混挤出冷却切粒，粒子在真空干燥箱中干燥处理后，得到改性材料；

3)材料制备：将改性材料经单螺杆挤出机拉成直径1.75mm的细丝，冷却，吹干，辐照交联后，末端用3D打印线盘将细丝收卷，即得到4D打印形状记忆材料。