CN106633286A - 一种用于3d打印的利乐包回收pe/pla线材及其制备方法 - Google Patents

一种用于3d打印的利乐包回收pe/pla线材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材及其制备方法，由下列原料按重量百分比制成：利乐包回收PE 50‑94，PLA 3‑42，相容剂0.1‑8，含氟加工助剂0.01‑2，白油0.01‑2。制备方法如下：(1)干燥；(2)称料；(3)高速捏合；(4)熔融挤出；(5)冷却牵引；(6)卷捆。本发明采用废弃的饮料、牛奶等纸塑铝包装盒经分离后的低密度聚乙烯(简称利乐包回收PE)与聚乳酸(PLA)共混制备适用于3D打印的高分子线材，本发明能够实现高分子材料的绿色循环再利用，拓宽利乐包回收PE的应用范围，同时提供新颖的3D打印线材。

Description

一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材及其制备方法
技术领域
本发明属于一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材及其制备方法。
背景技术
目前PLA、ABS是融沉积快速成型技术(FDM)应用最常用的高分子材料。随着FDM 3D打印技术的普及，研究人员开发出越来越多的3D打印线材，如PC、PA、PEEK、PVA、HIPS、PETG、PCL、线材，这些线材的出现，满足了FDM 3D打印应用领域的不同需求。但是，这些线材所用的原料都是直接来源于石油化工，加重了日益枯竭的石油资源消耗。
近年来，纸塑铝复合包装(利乐包)的消费量逐渐上升，废弃的纸塑铝包装在城市固废中占了越来越大的比例。我国每年的利乐包使用量已经超过1000亿个，而回收利用率还不到20%。目前常用的纸塑铝复合包装回收技术有分离回收技术和直接再生技术。分离回收技术所产生的纸浆、回收PE(利乐包回收PE)和铝粉如何实现高值化利用，本发明将废弃的饮料、牛奶等纸塑铝包装盒经分离后的低密度聚乙烯(简称利乐包回收PE)，是促进利乐包回收再利用的重要难题。
将利乐包回收PE应用于FDM 3D打印领域，既可以提高利乐包回收PE的价值，又可以丰富3D打印线材品种。因此，开发利乐包回收PE线材，具有经济和社会双重效应。
利乐包回收PE直接制作成3D打印线材由于其太柔软、粘结性差，无法顺利的进行FDM 3D打印。因此，需要采用高分子共混原理，对其进行改性。
发明内容
基于上述背景和问题，本发明的目的在于提供一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材及其制备方法。本发明采用废弃的饮料、牛奶等纸塑铝包装盒经分离后的低密度聚乙烯(简称利乐包回收PE)与聚乳酸(PLA)共混制备适用于3D打印的高分子线材，本发明能够实现高分子材料的绿色循环再利用，拓宽利乐包回收PE的应用范围，同时提供新颖的3D打印线材。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
所述一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 50-94
PLA 3-42
相容剂 0.1-8
含氟加工助剂 0.01-2
白油 0.01-2
优选配方为：
利乐包回收PE 60-83
PLA 10-35
相容剂 2-5
含氟加工助剂 0.5-2
白油 0.5-2
所述一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其制备方法如下：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、相容剂、含氟加工助剂、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速1000-6000 rpm，高速搅拌5-30min；
D.将混合均匀的利乐包回收PE、PLA、相容剂、含氟加工助剂、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为10-200rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为10-200rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，卷线机所连接的牵引机的频率为5-40Hz。
所述的利乐包回收PE是废弃的饮料、牛奶等纸塑铝包装盒经分离后的低密度聚乙烯，优选福建省漳州市陆海环保产业开发有限公司生产的利乐包回收PE。
所述的PLA结构类型为左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）中的一种或多种，优选左旋聚乳酸（PLLA）。
所述的相容剂至少有一种选自聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PE-g-GMA)、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)或乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)。
所述的含氟加工助剂至少有一种选自美国Dynamar FX-5924含氟加工助剂、葳易化工有限公司P990含氟加工助剂。
所述的挤出机为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
所述的第一冷却水槽水温为40℃-90℃；第二冷却水槽为0℃冰水混合物。
所述利乐包回收PE/PLA线材应用于3D打印领域。
本发明的有益效果为：本发明采用废弃的饮料、牛奶等纸塑铝包装盒经分离后的低密度聚乙烯(简称利乐包回收PE)与聚乳酸(PLA)共混制备适用于3D打印的高分子线材，本发明能够实现高分子材料的绿色循环再利用，拓宽利乐包回收PE的应用范围，同时提供新颖的3D打印线材。
附图说明
图1为本发明的利乐包回收PE/PLA线材图。
图2为本发明的利乐包回收PE/PLA的打印制品图。
具体实施方式
下面结合具体实施例子对本发明做进一步详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下实例。以下实例的利乐包回收PE选自福建省漳州市陆海环保产业开发有限公司生产的利乐包回收PE；含氟加工助剂选自美国Dynamar FX-5924含氟加工助剂或葳易化工有限公司P990含氟加工助剂。
实施例1
一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：
(1)重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 70
PLA 27
PE-g-MAH 2
P990 0.5
白油 0.5
(2)制备方法：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、PE-g-MAH、P990、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速2000 rpm，高速搅拌20min；
D.将混合均匀的利乐包回收PE、PLA、PE-g-MAH、P990、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为70rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为60rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，产品如图1所示，卷线机所连接的牵引机的频率为10Hz。
G.将F步骤中得到的1.75±0.05mm的挤出线材进行3D打印测试，打印温度200℃，打印过程流畅，制品无翘曲现象，产品如图2所示，尺寸稳定，外观美观。
实施例2
一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：
(1)重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 80
PLA 13
POE-g-GMA 5
FX-5924 1
白油 1
(2)制备方法：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速1000-6000 rpm，高速搅拌5-30min；
D.将混合均匀的利乐包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为150rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为70rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，卷线机所连接的牵引机的频率为35Hz。
G.将F步骤中得到的1.75±0.05mm的挤出线材进行3D打印测试，打印温度190℃，打印过程流畅，制品无翘曲现象，尺寸稳定，外观美观。
实施例3
一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：
(1)重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 60
PLA 34.5
PE-g-GMA 3
P990 1.5
白油 1
(2)制备方法：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、PE-g-GMA、P990、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速3000 rpm，高速搅拌30min；
D.将混合均匀的利乐包回收PE、PLA、PE-g-GMA、P990、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为110rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为90rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，卷线机所连接的牵引机的频率为15Hz。
G.将F步骤中得到的1.75±0.05mm的挤出线材进行3D打印测试，打印温度195℃，打印过程流畅，制品无翘曲现象，尺寸稳定，外观美观。
实施例4
一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：
(1)重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 75
PLA 20
POE-g-MAH 3
P990 0.8
白油 1.2
(2)制备方法：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、POE-g-MAH、P990、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速4000 rpm，高速搅拌25min；
D.将混合均匀的利乐包回收PE、PLA、POE-g-MAH、P990、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为100rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为65rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，卷线机所连接的牵引机的频率为25Hz。
G.将F步骤中得到的1.75±0.05mm的挤出线材进行3D打印测试，打印温度210℃，打印过程流畅，制品无翘曲现象，尺寸稳定，外观美观。
实施例5
一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：
(1)重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 66
PLA 29
POE-g-GMA 3.5
FX-5924 0.75
白油 0.75
(2)制备方法：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速5000 rpm，高速搅拌10min；
D.将混合均匀的利乐包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为95rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为50rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，卷线机所连接的牵引机的频率为20Hz。
G.将F步骤中得到的1.75±0.05mm的挤出线材进行3D打印测试，打印温度220℃，打印过程流畅，制品无翘曲现象，尺寸稳定，外观美观。
上述的具体实施方式是对本发明申请的进一步详细说明，但本发明权利要求保护的范围并不局限于实施方式中所描述的范围，凡采用同效变形等的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：
(1)重量百分比配方如下：
利乐包回收PE 50-94
PLA 3-42
相容剂 0.1-8
含氟加工助剂 0.01-2
白油 0.01-2
(2)制备方法：
A.将利乐包回收PE和PLA分别置于真空干燥箱中干燥；
B.按照重量百分比配方，称取干燥后的利乐包回收PE、PLA、相容剂、含氟加工助剂、白油；
C.将称取后的各组分置于高速捏合机中，保持转速1000-6000 rpm，高速搅拌5-30min；
D.将步骤C混合均匀的利乐包回收PE、PLA、相容剂、含氟加工助剂、白油加入到螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为10-200rpm；从螺杆挤出的原料经冷却送入切粒机中切割成颗粒，干燥备用；
E.将步骤D中获得的颗粒放入螺杆挤出机加料口，螺杆挤出机温度为150-210℃，转速为10-200rpm；模口挤出的利乐包回收PE/PLA线材分别经过第一冷却水槽和第二冷却水槽进行冷却，得到挤出线材；
F.使用卷线机将经过水冷的挤出线材卷成捆，得到利乐包回收PE/PLA线材，卷线机所连接的牵引机的频率为5-40Hz。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的利乐包回收PE是废弃的饮料、牛奶纸塑铝包装盒经分离后的低密度聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的PLA结构类型为左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的相容剂至少有一种选自聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PE-g-GMA)、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)或乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)。
5.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的含氟加工助剂至少有一种选自美国Dynamar FX-5924含氟加工助剂、葳易化工有限公司P990含氟加工助剂。
6.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的挤出机为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、三螺杆挤出机中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：利乐包回收PE选自福建省漳州市陆海环保产业开发有限公司生产的利乐包回收PE。
8.根据权利要求3所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的PLA结构类型为左旋聚乳酸（PLLA）。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材，其特征在于：所述的第一冷却水槽水温为40℃-90℃；第二冷却水槽为0℃冰水混合物。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种用于3D打印的利乐包回收PE/PLA线材的应用，其特征在于：所述利乐包回收PE/PLA线材应用于3D打印领域。
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