[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

摘要

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。

主权项

1.一种具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，制备原料包含如下重量份的组分：聚乳酸100份，金属粉100‑120份，金属颜料2‑3份，增韧剂10‑15份，偶联剂0.8‑1.2份，润滑剂0.7‑1.2份，受阻酚类抗氧剂0.3‑0.6份，亚磷酸酯类或硫代酯类抗氧剂0.2‑0.4份。

3.根据权利要求1或2所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述以甲基丙烯酸甲酯为壳的软核硬壳型核壳共聚物为甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸丁酯核壳共聚物、有机硅改性甲基丙烯酸甲酯‑丙烯酸丁酯核壳共聚物、甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯核壳共聚物中的至少一种。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉为400‑800目的颗粒状不锈钢粉、铜粉、青铜粉、黄铜粉、铝粉中的至少一种，所述金属颜料为500‑700目的鳞片状铝银粉、铜粉、青铜粉、铜金粉中的至少一种。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述硅烷偶联剂的通式为YSiX₃,X为甲氧基或乙氧基,Y含有氨基、巯基或环氧基，优选为γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ‑巯丙基三甲氧基硅烷；所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、配位体型钛酸酯偶联剂中的至少一种，优选为三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、四辛氧基钛[二(十三烷基亚磷酸酯)]或四辛氧基钛[二(二月桂基亚磷酸酯)]。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂为β‑(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸十八碳醇酯、四[β‑(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或4,6‑三(3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苄基)苯，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[2,4‑二叔丁基苯基]亚磷酸酯或双(2,4‑二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯，所述硫代酯类抗氧剂为硫代二丙酸双十八酯或季戊四醇(3‑正癸基硫代丙酸酯)。

7.根据权利要求1‑6任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、聚酯类超支化树脂中的至少一种。

8.根据权利要求1‑7任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，

制备改性金属粉及金属颜料的方法具体为：将金属粉及金属颜料以100‑400r/min的速度搅拌混合的同时雾化喷入偶联剂溶液，喷完偶联剂溶液后继续搅拌5‑10分钟，然后将所得的表面浸润有偶联剂的金属粉及金属颜料在80‑105℃下烘2‑3小时，冷却至常温；

制备预混原料的混合方法为：以100‑400r/min的速度搅拌混合10‑15分钟；

制备烘干粒料的烘干方法为：于50‑60℃下烘至水份不超过0.05％。

9.根据权利要求1‑8任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机各段温度设置为：一区160‑175℃，二区165‑178℃，三区170‑185℃，四区173‑185℃，五区175‑188℃，六区175‑188℃，七区173‑188℃，八区173‑185℃，九区173‑185℃，十区172‑185℃，十一区172‑185℃，机头175‑195℃，主机转速300‑450r/min，喂料频率6‑10r/min。

10.根据权利要求1‑9任一项所述的具有金属效果的3D打印用改性聚乳酸材料的制备方法，其特征在于，单螺杆挤出机的各加热区间温度设置为一区150‑158℃，二区155‑170℃，三区158‑172℃，四区158‑172℃，五区155‑168℃，六区155‑168℃，热水温度45‑55℃，冷水温度20‑30℃。