CN106147095A - 一种聚乳酸用水溶性3d打印支撑材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由聚乳酸和聚乙烯醇为主体材料的适用于3D打印的水溶性支撑耗材的制备方法。其主体材料为聚乳酸(PLA)和聚乙烯醇(PVA),辅料为增塑剂及补强剂;在保证挤出条件情况下,利用高温挤出机将PLA与PVA共混挤出。利用PLA与PVA制成的水溶性3D打印支撑材料,具有对环境友好,容易降解,生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好。在用于打印镂空制品或者中空制品时,该支撑材料可很容易地从成型零件上剥离,成型零件的外形也不会因支撑材料的剥离而损伤。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料支撑耗材,主要应用在3D打印领域,特别是涉及一种聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料的制备方法。
背景技术
3D打印是一种快速成型技术,它以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或者塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方法来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息***、土木工程、***以及其他领域都有所应用。
3D打印技术的发展对3D打印材料提出了新的要求,以熔融挤出成型技术为例,需要综合考虑塑料熔丝尺寸和成型性能对喷头温度进行设计,若要打印大型中空制件,则必须考虑如何将中心的填充材料与表层材料分离,还必须考虑两者在分离前具有良好的粘结性,避免表层材料塌陷。
PLA是一种新型的生物降解材料,使用可再生的植物资源所提取出的淀粉原料制成。淀粉原料经由发酵过程制成乳酸,再通过化学合成转换成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,是公认的环境友好材料。
在打印镂空或者中空制品的时候,熔融沉积成型需要用到两种材料,一种是PLA等成型材料,另外一种为支撑材料(能从制品表面剥离下来,支撑材料有可以使用剥离性支撑,即用手动剥离零件表面的支撑材料,也可以是水溶性支撑材料,支撑材料可以溶解在水中。)
本发明所要解决的技术问题在于虽然PLA具有可降解性、熔融温度适中、加工工艺简单的优点,但是PLA本身所含官能团较少,与其他材料粘结性较差,不利于支撑材料开发。本发明主要针对PLA材料的支撑材料进行研发,利用PLA的生物可降解性及PVA的水溶性,通过“海岛”共混工艺,实现针对PLA材料的支撑材料。
发明内容
本发明的研究目的在于解决PLA支撑材料的研发问题,利用PVA可溶于水的优点,利用“海岛”共混工艺,采用3D打印生产线,制备一种聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料。
为了实现上述发明的目的,解决聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料在实际应用中的问题,本发明提供以下技术方案:
(1)将PLA、PVA原料分别置于80~100℃恒温干燥箱内干燥3~4小时。
(2)按照以下组分配比配置实验材料:PLA20%~40%,PVA60%~80%,增塑剂1%~5%,补强剂1%~5%。
(3)将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2~5分钟,得到混合均匀的实验料。
(4)将上述混合均匀的实验料通过3D打印耗材生产线进行挤出拉丝,得到适用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撑耗材。其中3D打印耗材生产线挤出机的10段温度依次为150-170℃、160-180℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、175-195℃、180-195℃。螺杆转速为100~120r/min,喂料速度为4.5~6.5 r/min
(5) 本发明的优点在于:本发明所述方法制备的聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料,主体使用材料为PLA与PVA,其中PLA具有良好的生物可降解性,对环境极其友好,是公认的环保型材料,并且非常适合用于3D打印耗材领域;PVA可溶于水,利用PVA制成的支撑材料打印镂空或者中空制品时,该支撑材料可以很容易的从成型零件上剥离,成型零件的外形也不会因支撑的剥离而损伤。。
具体实施方式
本发明所阐述的是一种聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料的制备方法,以下通过具体实施例进一步进行说明,但本发明不仅限于以下实施例。
实施例一
(1)将PLA2003D、PVA-LD原料分别置于80℃恒温干燥箱内干燥3小时。
(2)按照以下组分配比配置实验材料:PLA20%,PVA80%,增塑剂朗盛MESAMOLL
1%,补强剂SE851 1%。
(3)将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2分钟,得到混合均匀的实验料,其中高混机的设置温度为38℃,转速为2200r/min
(4)将上述混合均匀的实验料通过3D打印耗材生产线进行挤出拉丝,得到适用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撑耗材,其中挤出机的10段温度依次为155℃、165℃、175℃、175℃、175℃、175℃、175℃、175℃、175℃、185℃。螺杆转速为103r/min,喂料速度为4.6 r/min
(5)利用(4)所制得的聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料进行镂空制件打印,打印过程流畅,打印制件表面光滑,粘结力好,利用常温水将支撑材料溶解后所得表面无损伤,尺寸稳定无变形,可完全达到3D打印支撑材料要求。
实施例二
(1)将PLA 4032D、PVA CP-1220T10原料分别置于90℃恒温干燥箱内干燥3.5小时。
(2)按照以下组分配比配置实验材料:PLA30%,PVA70%,伊斯曼TXIB环保增塑剂3%,补强剂SE845 3%。
(3)将上述实验原料置于高速混合机中充分混合3分钟,得到混合均匀的实验料,其中高混机的设置温度为40℃,转速为2500r/min
(4)将上述混合均匀的实验料通过3D打印耗材生产线进行挤出拉丝,得到适用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撑耗材,其中挤出机的10段温度依次为165℃、170℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、190℃。螺杆转速为110r/min,喂料速度为4.9 r/min
(5)利用(4)所制得的聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料进行镂空制件打印,打印过程流畅,打印制件表面光滑,粘结力好,利用常温水将支撑材料溶解后所得表面无损伤,尺寸稳定无变形,可完全达到3D打印支撑材料要求。
Claims (9)
1.一种适用于3D打印的水溶性支撑耗材的制作方法,其特征为该支撑耗材为的组成为PLA、PVA、增塑剂、增强剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述耗材的制备采用的技术为高温挤出机熔融挤出。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所用PLA牌号为4032D、2003D、2002D中的一种或几种,其配比为20%~40%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所用PVA牌号为PVA-LD、CP-1220T10、2488 (300目)中的一种或几种,其配比为60%~80%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所用增塑剂为朗盛MESAMOLL、伊斯曼TXIB环保增塑剂、巴斯夫Hexamoll
DINCH中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所用补强剂为SE851、SE871、SE845、SE875中的一种或几种。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种聚乳酸用水溶性3D打印支撑材料的制备方法,其特征在于,该方法采用以下步骤:
(1)将PLA、PVA原料分别置于80~100℃恒温干燥箱内干燥3~4小时;
(2)按照以下组分配比配置实验材料:PLA20%~40%,PVA60%~80%,增塑剂1%~5%,补强剂1%~5%;
(3)将上述实验原料置于高速混合机中充分混合2~5分钟,得到混合均匀的实验料;
(4)将上述混合均匀的实验料通过3D打印生产线进行挤出拉丝,得到适用于3D打印的聚乳酸用水溶性支撑耗材。
8.根据权利要求7所述的制备方法,所诉高混机的设置温度为35~50℃,转速为2000-5000r/min。
9.根据权利要求7所述的制备方法,所述挤出机的10段温度依次为150-170℃、160-180℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、170-190℃、175-195℃、180-195℃,螺杆转速为100~120r/min,喂料速度为4.5~6.5 r/min。
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CN (1) | CN106147095A (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106700363A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-24 | 彭先彧 | 一种聚乙烯醇打印支撑材料及其制备方法 |
CN109291417A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-02-01 | 莱芜职业技术学院 | 新型可降解聚乳酸3d打印材料制备方法及应用 |
CN111391328A (zh) * | 2019-01-02 | 2020-07-10 | 严铜 | 支撑易剥离的三维造型方法 |
US12006444B2 (en) | 2021-01-05 | 2024-06-11 | Formlabs, Inc. | Water-breakable resin formulation |
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2015
- 2015-04-16 CN CN201510180141.0A patent/CN106147095A/zh active Pending
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C06 | Publication | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161123 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |