[发明专利]一种可降解3D打印聚乳酸复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可降解3D打印聚乳酸复合材料及其制备方法。所述可降解3D打印聚乳酸复合材料由增韧聚乳酸、可降解蓝藻粉、炭化木质材料、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚磷酸铵组成，所述增韧聚乳酸由聚乳酸、硫酸钙晶须、硝酸银、氨水、甲酸钠、水、马来酸酐和二氧化硅气凝胶反应制得，所述可降解蓝藻粉由蓝藻浆、二氧化钛基光催化剂、草酸和马来酸酐反应制得，所述炭化木质材料由树枝、酚醛树脂和马来酸酐反应制得。本发明提供的可降解3D打印聚乳酸复合材料具有优异的力学强度。

技术领域

本发明涉及可降解领域，具体涉及一种可降解3D打印聚乳酸复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸又称聚丙交酯，是一种可降解的高分子材料，其具有较优异的生物可降解性能而被广泛应用于生物医学工程领域、纺织、食品包装、薄膜等民用行业。然而，由于聚乳酸分子结构原因导致其存在诸多缺陷，如力学强度偏低、原料使用成本高、聚乳酸基复合改性材料少等，制约了聚乳酸在市场应用领域的拓展。因此，对聚乳酸进行复合改性并实现材料结构的可裁剪性、低成本性、高力学强度及可调控性，已成为生物可降解材料工程领域的主要研究方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解3D打印聚乳酸复合材料，该可降解3D打印聚乳酸复合材料采用增韧聚乳酸、可降解蓝藻粉、炭化木质材料、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚磷酸铵制备得到，具有优异的力学强度。

本发明的另一目的在于提供上述可降解3D打印聚乳酸复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可降解3D打印聚乳酸复合材料，由质量份数比为100:23～39:17～37:2～8:2～6:12～22的增韧聚乳酸、可降解蓝藻粉、炭化木质材料、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚磷酸铵组成；其中，所述的增韧聚乳酸由质量份数比为95:16～35:1～8:81～110:15～23:125～150:3～12:2～13的聚乳酸、硫酸钙晶须、硝酸银、氨水、甲酸钠、水、马来酸酐和二氧化硅气凝胶反应制得；所述的可降解蓝藻粉由质量份数比为65:2～9:13～27:3～9的蓝藻浆、二氧化钛基光催化剂、草酸和马来酸酐反应制得；所述的炭化木质材料由质量份数比90:7～21:5～12的树枝、酚醛树脂和马来酸酐反应制得。

优选地，所述的增韧聚乳酸、可降解蓝藻粉、炭化木质材料、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚磷酸铵的质量份数比为100:29:23:5:3:15。

上述可降解3D打印聚乳酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将树枝经-15℃低温粉碎至100目，产物经120℃红外线干燥0.5～3h，将物料在氮气保护下，于150～260℃热处理0.5～3h，于300～380℃热处理1～20min，将产物和酚醛树脂共混后，将物料升温至120～170℃热处理20～50min，粉碎，将物料和马来酸酐加入到高速混合机中，混合速度为600r/min，维持体系反应温度35℃条件下反应8min，得到炭化木质材料；所述的炭化的目的是为改善树枝的吸水性和抗菌性；

(2)、将蓝藻浆和草酸添加至水热反应釜中，维持水热反应温度为160～220℃水热反应0.5～6h，将产物和二氧化钛基光催化剂混合均匀后，维持搅拌条件下，用3000W紫外灯光照0.5～10h，产物经干燥后和马来酸酐添加至高速混合机中，混合速度为350r/min，维持体系反应温度15℃条件下反应5min，得到可降解蓝藻粉；所述的二氧化钛基光催化剂的目的是为改善降低藻毒素的毒性；

(3)、将硫酸钙晶须、硝酸银、氨水和水添加至反应釜中，搅拌速度为180r/min，维持体系反应温度为10℃混合1.5h，将甲酸钠添加至反应釜中，维持体系反应温度为43～71℃反应0.5～3h，产物经过滤、乙醇洗涤、水洗涤、真空干燥，将产物和聚乳酸、马来酸酐、二氧化硅气凝胶高速混合机中，用高速混合机在温度219～232℃混合反应3min，用挤出机在温度223～235℃挤出造粒，粉碎，即得到增韧聚乳酸；所述的二氧化硅气凝胶的目的是为改善聚乳酸的韧性；