一種熔融沉積成型用聚乙烯/木粉復(fù)合絲材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材及其制備方法，設(shè)及3D打 印技術(shù)和塑料加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是一種W數(shù)字模型文 件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。 3D打印技術(shù)設(shè)及信息技術(shù)、材料科學(xué)、精密機(jī)械等多個方面，在當(dāng)今制造業(yè)中越來越具有競 爭力，因此被稱為"具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)"。3D打印技術(shù)包括烙融沉積成型、選擇 性激光燒結(jié)、立體光固化成型等技術(shù)，大大拓展了材料成型的方法，特別是對于無法通過烙 融加工成型的材料而言，3D打印技術(shù)是一種很好的解決方案。
[0003] 作為3D打印技術(shù)的一種，烙融沉積成型（F^isedDepositionMolding,抑M)是一 種將熱塑性絲材經(jīng)固體-烙體-固體兩次相變加工成型的方法。熱塑性絲材由供絲機(jī)構(gòu)送 進(jìn)噴頭，在噴頭中加熱至烙融態(tài)。烙融態(tài)材料從噴頭中擠出，按計算機(jī)給出的二維截面信 息，隨加熱噴頭的運(yùn)動，選擇性進(jìn)行涂覆。一層完成后，噴頭上升一個層高(或工作臺下降一 個層高)，再進(jìn)行下一層的涂覆，如此循環(huán)，最終形成=維制件。目前，市場上用于抑M的3D 打印材料主要有丙締臘-下二締-苯乙締共聚物（ABS)和聚乳酸（PLA)兩種。其中，ABS力 學(xué)性能好，尤其是初性高，但在打印時會產(chǎn)生刺激性氣味，不適合辦公室等環(huán)境，并且不透 明；PLA在打印烙融時無刺激性氣味，可降解，但是耐熱性差、力學(xué)性能差，尤其是易發(fā)生脆 性斷裂，極大的限制了打印物件的使用。開發(fā)新的FDM用材料因此成為3D打印領(lǐng)域的一項 重要研究內(nèi)容。
[0004] 聚乙締（PE)是由乙締單獨(dú)聚合或乙締與其它締控共聚合得到的聚合物，具有密度 小、強(qiáng)度高、耐熱、絕緣性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定W及價格低廉等優(yōu)點，在FDM領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng) 用前景。但是，在FDM過程中，PE冷卻成型時會發(fā)生結(jié)晶，導(dǎo)致打印的制件容易收縮變形產(chǎn) 生翅曲、產(chǎn)品偏脆等缺陷，運(yùn)使得PE在抑M領(lǐng)域應(yīng)用受到了限制。
[0005] 綜合W上內(nèi)容，為推廣PE在抑M領(lǐng)域的應(yīng)用，需要抑制PE的結(jié)晶行為，增加PE的 初性，運(yùn)能夠降低FDM制件的收縮變形，提高制件的成型精度，W滿足FDM工藝的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材，W克服現(xiàn)有烙 融沉積成型用聚乙締材料的缺陷，木粉的加入能夠抑制聚乙締的結(jié)晶，增強(qiáng)聚乙締材料的 初性，從而降低FDM制件的收縮變形，提高制件的成型精度。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提供一種烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材的制備方 法，工藝簡單，成本低廉，能夠快速生產(chǎn)出符合烙融沉積成型要求的聚乙締/木粉復(fù)合絲 材。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材，它是由下述重量份數(shù)的原料制成的：聚 乙締60-90、木粉10-30、相容劑5-10、潤滑劑0. 9-3、增塑劑0. 9-3、穩(wěn)定劑0. 1-0. 5。
[0009] 所述聚乙締為高密度聚乙締、低密度聚乙締或線性低密度聚乙締中的一種或幾種 的混合。
[0010] 所述木粉為賴桿、稻慷、木質(zhì)邊角料、銀末中的一種或幾種的混合，木粉粒徑為 200-300 目。
[0011] 所述相容劑為馬來酸酢接枝型相容劑，優(yōu)選為馬來酸酢接枝型聚乙締。
[0012] 所述潤滑劑為聚締控、硬脂酷胺類潤滑劑或聚乙二醇中的一種或幾種的混合。
[0013] 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛醋、環(huán)氧大豆油、甘油、合成植物醋中的一種或幾種 的混合。
[0014] 所述穩(wěn)定劑為受阻酪類大分子型抗氧劑、亞憐酸類抗氧劑和燒醋類抗氧劑中的一 種或幾種的混合。
[0015]所述穩(wěn)定劑為抗氧劑1010和四[0-(3,5-二叔下基-4-徑基苯基）丙酸]季 戊四醇醋的混合物或抗氧劑168和=巧.4-二叔下基苯基]亞憐酸醋的混合物。
[0016] 一種烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材的制備方法，包含W下步驟： (1) 原材料的處理：準(zhǔn)備各原料，將木粉通過制粉機(jī)加工成粉末狀，木粉經(jīng)篩粉后粒徑 控制在200-300目，然后將聚乙締、木粉進(jìn)行烘干操作，將殘留在聚乙締、木粉中的水分蒸 發(fā)，控制聚乙締與木粉的含水率在10%W下； (2) 試劑與原材料混合：先向攬拌機(jī)中放入聚乙締，再添加潤滑劑，期間不停攬拌混合， 攬拌均勻后添加增塑劑，攬拌均勻，待混合完成后，再添加木粉進(jìn)行后續(xù)混合，繼續(xù)混合2 分鐘，最后得到混合原料； (3) 加熱擠出：將混合原料加入到雙螺桿擠出機(jī)中，加料速度保持均勻流楊，保證在擠 出過程中不產(chǎn)生堵塞，出絲穩(wěn)定流楊； (4) 卷絲：通過在雙螺桿擠出機(jī)的出口加裝口模，限定出絲的直徑在1.75 + 0. 05mm，最 后通過圓盤裝置繞絲收集成型絲材。
[0017]所述步驟（3)加熱擠出中雙螺桿擠出機(jī)第一段溫度未160°C，第二段溫度為 170°C，第S段溫度為165°C。
[0018] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果是： 1、本發(fā)明添加木粉后，聚乙締/木粉復(fù)合絲材的結(jié)晶得到抑制，抑M制件的收縮變形降 低，制件的成型精度得到提升。
[0019] 2、本發(fā)明所述的聚乙締/木粉復(fù)合絲材，經(jīng)抑M(烙融沉積成型）得到的制件具有 更好的初性，力學(xué)性能得到提升，實用性更強(qiáng)。
[0020] 3、本發(fā)明所述的聚乙締/木粉復(fù)合絲材，木粉來自廢棄賴桿、稻慷、木質(zhì)邊角料和 銀末，添加極大地降低了材料的成本，有利于擴(kuò)大聚乙締材料在抑M領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0021] 4、本發(fā)明所述的聚乙締/木粉復(fù)合絲材的制備方法，易于操作，工藝條件和生產(chǎn) 設(shè)備要求較低，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的推廣生產(chǎn)，具有廣闊的市場前景，極佳的市場效益。
【具體實施方式】
[0022] 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，通過閱讀本說明書的公開內(nèi)容，本發(fā)明的特征、有益 效果和優(yōu)點將變得顯而易見。
[0023] 除非另外指明，在本文中所有配制和測試發(fā)生在25°C的環(huán)境。
[0024] 配制和使用方法 無需進(jìn)一步詳細(xì)說明，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員使用W上所述即可最大限度地使用本發(fā) 明。下面的實施例目的在于進(jìn)一步介紹和展示在本發(fā)明范圍內(nèi)的具體實施方案。因此，實 施例應(yīng)理解為僅用于更詳細(xì)地展示本發(fā)明，而不W任何方式限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0025] 實施例1 本實施例的烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材，它是由下述原料制成的：聚乙締 (高密度聚乙締)80g、木粉(賴桿）10g、馬來酸酢接枝型聚乙締lOg、潤滑劑(聚乙二醇)0.9g、 增塑劑(鄰苯二甲酸二辛醋)〇.9g、穩(wěn)定劑(抗氧劑1010和四[0-(3,5-二叔下基-4-徑基 苯基）丙酸]季戊四醇醋的混合物）〇.2g。
[0026] 本實施例的烙融沉積成型用聚乙締/木粉復(fù)合絲材的制備方法，包括W下步驟： (1) 原材料的處理：準(zhǔn)備各原料，所述木粉通過制粉機(jī)加工成粉末狀，木粉經(jīng)篩粉后粒 徑控制在240目，然后將聚乙締、木粉進(jìn)行烘干操作，將殘留在聚乙締、木粉中的水份蒸發(fā)， 控制聚乙締與木粉的含水率在10%W下； (2) 試劑與原材料混合：先向攬拌機(jī)中放入聚乙締，再添加潤滑劑，期間不停攬拌混合， 待聚乙締顆粒表面均泛液體亮光，即攬拌均勻，然后添加增塑劑，攬拌直到顆粒表面均泛液 體亮光，即攬拌均勻，待混合完成后，再添加木粉進(jìn)行后續(xù)混合，繼續(xù)混合2分鐘，最后得到 混合原料。
[0027] (3)加熱擠出：將混合原料加入到雙螺桿擠出機(jī)中，加料速度保持均勻流楊，保證 在擠出過程中不產(chǎn)生堵塞，出絲穩(wěn)定流楊，雙螺桿擠出過程中第一段溫度160DC，第二段 溫度170。C，第S段溫度165。C。
[002引（4)卷絲：通過在擠出機(jī)的出口加裝口模，限定出絲的直徑