CN109880180A - 纳米纤维素/纤维素复合物、增强聚乳酸3d打印材料及其制备方法 - Google Patents
纳米纤维素/纤维素复合物、增强聚乳酸3d打印材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于高分子复合材料和3D打印材料领域，具体涉及一种可用于聚乳酸3D打印材料的纳米纤维素/纤维素复合物及相关增强3D打印材料。本发明以天然纤维素、酸、硅烷偶联剂、聚乳酸作为原料，通过恒温水浴反应、共混挤出得到纳米纤维素/纤维素复合物及其增强聚乳酸3D打印材料。制备过程为原料前处理、混合、水浴加热、烘干、共混挤出、拉丝等，整个制备工艺简单、重复性高，所制备的3D打印材料相比于纯聚乳酸，其力学性能显著提升，加工性能好，相比于普通天然纤维素增强聚乳酸3D打印材料则透明度高、打印时不易堵头和翘边，在家居、装饰、灯具、艺术和模型设计等领域有较高应用价值。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料和3D打印材料领域，具体涉及一种纳米纤维素/纤维素复合物、增强聚乳酸3D打印材料及其制备方法。
背景技术
纤维素是一种多用途的生物高分子，在常规溶剂中不能溶解，只有高浓度的氯化锌水溶液、铜氨溶液、离子液体等才可能破坏纤维素的晶体结构使其溶解，而且纤维素结构复杂，存在多种相互作用，因此，由纤维素衍生出的单体合成高分子材料的研究仍面临诸多困难。纳米材料以其具有的高比表面积、高杨氏模量、高机械强度以及高生物相容性等特殊性能和纳米尺寸效应成为材料发展的前沿方向。由于纳米纤维素具有良好的蓬松三维网络结构，能促使聚合物基体和填料达到机械上的结合，因而增强聚合物的性能，因此，作为纤维素主体材料引申出的纳米纤维素更是符合高性能绿色复合材料发展的趋势。
中国专利CN108239379A公开了一种纳米纤维素复合材料的制备方法，该专利将天然棉花制成纳米微纤，再与聚乳酸共混制成注塑材料，但在用棉花制备纳米纤维素过程中，使用了强碱、双氧水蒸煮，再用TEMPO氧化体系氧化后离心分离，该过程使用试剂繁多且昂贵、过程较长，同时所得纳米纤维素产率较低，大量天然纤维素被浪费。中国专利CN104292439A公开了一种剑麻纤维素纳米晶须/聚乳酸生物复合材料的制备方法，利用剑麻纤维素纳米晶须表面接枝聚乳酸低聚物，使其与聚乳酸之间形成相容性良好的界面结合，并采用原位复合技术制备剑麻纤维素纳米晶须/聚乳酸生物复合材料，方法中使用试剂安全、绿色环保，但需400℃高温、真空冷却、减压蒸馏等条件，聚合过程对设备要求较高。中国专利CN108219404A公开了一种纳米微晶纤维素增强聚乳酸3D打印材料的制备方法，将针叶木纤维素用98%硫酸酸解、超声处理、高速离心，再加入氧化锌高压均质制成分散液，最后与聚乳酸-三氯甲烷溶液共混拉丝制备。该材料具有良好的流动性和力学性能，但98%硫酸、三氯甲烷等有毒危险试剂在生产过程中危险度高，对生产设备和储存设备要求极高，难以大规模批量生产，同时生产过程会对环境造成较大污染。
在FDM型3D打印技术中，理论上纤维素作为天然长纤维，可以通过掺杂分散在高分子基体中，增加基体内部摩擦力，从而提高材料机械性能特别是拉伸性能，提升材料应用价值。但未处理纤维素不仅分子量极大，表面羟基多，结构也极为稳定，往往不能与高分子基体相容反而导致其破坏聚合物内部规整结构，整体力学性能反而下降。同时与基体不相容的纤维素在3D打印过程中容易团聚而淤积在打印喷头，引发打印不顺畅、堵头等现象，使打印不能持续进行。纳米纤维素尺寸小、分子量相对低、活性较高，可以与高分子基体有良好的浸润结合，但纳米纤维素在制备的过程中往往需要分离纯化，所需周期长，成本较高。
发明内容
为了克服现有技术中纤维素与高分子聚合物相容性差，纳米纤维素制备过程繁琐、难以充分利用等缺点与不足，本发明的首要目的在于：通过对纤维素进行一系列较为简单而安全的工艺处理，制备出一种可用于增强聚乳酸3D打印材料的纳米纤维素/纤维素复合物。通过下述技术方案实现：
一种纳米纤维素/纤维素复合物，由包含如下步骤的方法制成：
（1）将一定量纤维素粉碎后，（在45-60℃恒温水浴条件下）用无机酸处理（1-5 h）至溶液发黄为止，再用（所得溶液10-20倍体积的）水稀释，静置分层后取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将步骤（1）所得含絮状纤维素的混液（以8000-12000 r/min）高速离心（5-20 min），收取上层浊液，将底部絮状纤维素中加水混匀变浑浊后再次进行离心，如此多次循环（直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止），合并所得浊液，即为稳定的纳米纤维素溶胶；
（3）将一定量纤维素粉碎、过筛，得到（粒径均匀的）纤维素粉，或市购同样粒径的微晶纤维素粉，作为纤维素粉料备用；取一定量的步骤（2）所得纳米纤维素溶胶与所述纤维素粉料混合均匀；
（4）将步骤（3）制得的混合物先在75-85℃的水浴条件下放置（0.5-1 h）至恒温，然后加入与纤维素粉料质量比为（1-10）：（1-10）的硅烷偶联剂，（在恒温密封条件下）搅拌反应4-5h，得到产物沉淀；将所得产物（用水）洗涤过滤，除去在反应中残余的硅烷偶联剂等物质，得到纳米纤维素/纤维素复合物，（在80℃下）烘干即可。
优选的，步骤（1）所述的无机酸为质量分数20-38%的盐酸、50-64%的硫酸、油酸、磷酸中的一种或多种混合；所述纤维素可以为棉花、亚麻、黄麻、针叶木、阔叶木和滤纸纸浆纤维素中的一种或多种混合；
优选的，步骤（3）中所述纤维素粉料粒径为50-250目，更优选为100-150目。
优选的，步骤（3）中所述的纳米纤维素溶胶与纤维素粉料的质量比为（10-500）:1；优选为（50-100）:1。
优选的，步骤（4）中所述硅烷偶联剂为KH系列硅烷偶联剂，更优选γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）中的一种，最优选为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH550）。
本发明另一目的在于提供一种纳米纤维素／纤维素复合物增强聚乳酸3D打印材料，在保持PLA优异的3D打印性能同时，显著提高材料的弯曲性能、拉伸性能和抗冲击性能。
一种增强聚乳酸3D打印材料，其原料包含上述纳米纤维素/纤维素复合物，优选与聚乳酸、无机纳米材料、增韧剂、增塑剂进行共混而得。
优选的，所述增强聚乳酸3D打印材料包括以下质量百分比的原料：纳米纤维素/纤维素复合物0.1-2%、聚乳酸90-98%、无机纳米材料0.1-3%、增韧剂0.1-5%和增塑剂0.1-5%。
更优选的，所述聚乳酸的分子量为1.0×106-3.0×106。所述无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米碳酸钙中的一种。所述增韧剂为SEBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物）、SBS（热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物）、TPU（热塑性聚氨酯弹性体）、TPEE（热塑性聚酯弹性体）中的一种。所述增塑剂为聚乙二醇（PEG），其分子量为1000-20000。
上述增强聚乳酸3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将所述纳米纤维素/纤维素复合物与聚乳酸、无机纳米材料、增韧剂、增塑剂按比例经高速混合形成共混料；
（2）将所得共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出并切粒，挤出机1-6段温度分别为170-175℃、170-177℃、175-180℃、180-185℃、180-185℃和185-190℃，得到粒料，于80-85℃充分干燥；
（3）将所得粒料通过单螺杆挤出机挤出、牵引、绕线加工成3D打印线材，挤出机的1-4段温度分别为170-180℃、175-185℃、180-190℃、180-190℃，牵引速度为50-60mm/s，即得，所得线材直径约为1.75mm或3mm，直径误差在±5%以内。
本发明具有以下积极有益效果：
本发明纳米纤维素/纤维素复合物与聚乳酸相容性好。该复合物既有天然大纤维素的长纤维状结构，又有纳米纤维素的大比表面和纳米尺寸效应。与普通纤维素不同，其少量掺杂聚乳酸之中就能明显提升其机械性能，制成高性能3D打印线材，同时又能使保持聚乳酸3D打印材料透明或半透明的外观，可以应用于高分子3D打印领域尤其是3D打印装饰等领域。
（1）纤维素作为天然生物质，来源广，易获得，本发明采用的天然纤维素、微晶纤维素、硅烷偶联剂、无机纳米材料、增韧剂、增塑剂等原料皆属工业级，安全无毒、对原料要求不高。且制备周期短、重复性高，便于生产应用。
（2）将纤维素尺寸纳米化后再与纤维素复合，使其附着于天然纤维素表面，利用纳米尺寸效应改善纤维素与聚乳酸相容性差的缺点，同时硅烷偶联剂也能减少其表面富含的羟基，进一步提升两者相容性，既能增强聚乳酸3D打印线材机械强度，又能使产品在打印过程不易发生堵头现象。
（3）本发明工艺中所得纳米纤维素溶液无需分离纯化即可参与下一步反应，且不影响其性能，减少了传统酸解纳米纤维素在离心后需透析所需的长周期和高成本。
（4）本发明3D打印材料由纤维素、聚乳酸构成，都为环境友好型可降解材料，不会产生白色污染等二次污染，在适宜条件下即可简单处理后分解。
附图说明
图1 纳米纤维素/微晶纤维素复合物放大1200倍的SEM图。
图2 纳米纤维素/微晶纤维素复合物放大12000倍的SEM图。
图3 纳米纤维素/微晶纤维素复合物放大65000倍的SEM图。
图4 纳米纤维素/微晶纤维素复合物增强聚乳酸3D打印线材。
图5 增强聚乳酸3D打印线材打印成品模型。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中所使用试剂除非特别说明，皆为市购常规试剂或原料，实施例使用的试验方法除非特别说明，皆为本领域常规方法。对材料进行力学性能测试的具体方法如下：拉伸试验参照国标GB/T 1040-2006标准执行，拉伸速度为5mm/min；弯曲试验参照国标GB/T 9341-2008标准执行，弯曲速度为5mm/min；缺口冲击试验参照国标GB/T 1043-2008标准执行。
实施例1
一种增强聚乳酸3D打印材料，由以下步骤制备而成：
（1）将2g棉花纤维素粉碎后用25 ml 64%硫酸+ 25 ml油酸混合成的酸在50℃恒温水浴处理2h至溶液发黄，停止反应后用500 ml水稀释；静置分层后取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将含絮状纤维素的混液以8000 r/m高速离心15分钟，收取上层浊液，将底部絮状纤维素中加水混匀变浑浊后再次进行离心，如此多次循环，直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止，合并所得浊液，为稳定的纳米纤维素溶胶液；
（3）将2g棉花纤维素粉碎，过150目筛，得到150目纤维素粉；
（4）取200ml所制纳米纤维素溶胶液与2g纤维素粉混合均匀；
（5）将步骤（4）制得的混合物先在80℃的水浴条件下放置0.5h至恒温，然后该温度下加入1g的硅烷偶联剂KH550，在恒温密封条件下搅拌，反应5h；
（6）停止反应后可观测到混合液由浊变清，再将步骤（5）反应得的产物用水洗涤过滤干净，除去在反应中残余的硅烷偶联剂等物质，得到纳米纤维素/纤维素复合物后，在80℃下烘干，纤维素利用率达86.2%。所制得的纳米纤维素/纤维素复合物扫描电镜图见说明书附图1；
（7）按质量百分比分别为纳米纤维素/纤维素复合物0.5 %、聚乳酸98%、纳米二氧化硅0.5 %、SEBS 0.5 %和PEG-10000 0.5%的比例称量，一起放入高速混合机中混合5 min后取出，得混合料；
（8）然后将步骤（7）中制备的混合料经双螺杆挤出机挤出共混，经水冷却后切粒得复合材料母粒，80℃下干燥24h后密封备用，挤出机的各区温度设定分别为170℃、170℃、175℃、180℃、180℃、185℃，主机和喂料机转速分别为20 r/min和10 r/min；
（9）将步骤（8）中制备的粒料进行干燥后，加入到单螺杆挤出机，挤出机的加料段、压缩段、计量段和圆柱形的温度分别设定为170℃、175℃、180℃和185℃；挤出的熔体经过水槽冷却风干，再经过牵引机制备成直径约为1.75 mm或3.0 mm的单丝，并收卷；
（10）收卷后的单丝通过FDM型3D打印机打印标准样条后测试，打印温度（喷嘴）为200℃（可根据实际情况调整），喷嘴直径0.4mm，打印速度60mm/min，打印平台温度不固定。
对制得的材料标准样条按照国家标准进行力学性能测试，本实施例制备的纳米纤维素/纤维素复合物增强聚乳酸3D打印材料的力学性能和3D打印性能检测结果见表1。
实施例2
一种增强聚乳酸3D打印材料，由以下步骤制备而成：
（1）将2g亚麻纤维素粉碎后用35ml 64% 硫酸在45℃恒温水浴处理1h至溶液略微发黄为止，停止反应后用700ml水稀释；静置分层后取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将含絮状纤维素的混液以8000 r/m高速离心20分钟，收取上层浊液，将底部絮状纤维素中加水混匀变浑浊后再次进行离心，如此多次循环，直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止，合并所得浊液，为稳定的纳米纤维素溶胶液；
（3）将2g亚麻纤维素粉碎，过150目筛，得到150目纤维素粉；
（4）取200ml所制纳米纤维素溶胶液与2g纤维素粉混合均匀；
（5）将步骤（4）制得的混合物先在75℃的水浴条件下放置0.5h至恒温，然后该温度下加入1g的硅烷偶联剂KH560，在恒温密封条件下搅拌，反应5h；
（6）停止反应后可观测到混合液由浊变清，再将步骤（5）反应得的产物用水洗涤过滤干净，除去在反应中残余的硅烷偶联剂等物质，得到纳米纤维素/纤维素复合物后，在80℃下烘干，纤维素利用率达85.3%；
（7）按质量百分比分别为纳米纤维素/纤维素复合物0.5 %、聚乳酸97 %、纳米二氧化硅0.5 %、SEBS 1 %和PEG-10000 1%的比例称量，一起放入高速混合机中混合5 min后取出，得混合料；余下步骤（8）、（9）、（10）与实施例1相同。
对制得的材料标准样条按照国家标准进行力学性能测试，本实施例制备的纳米纤维素/纤维素复合物增强聚乳酸3D打印材料的力学性能和3D打印性能检测结果见表1。
实施例3
一种增强聚乳酸3D打印材料，由以下步骤制备而成：
（1）将2g黄麻纤维素粉碎后用40ml 30% 盐酸在60℃恒温水浴处理1h至溶液略微发黄为止，停止反应后用600ml水稀释；静置分层后取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将含絮状纤维素的混液以12000 r/m高速离心10分钟，收取上层浊液，将底部絮状纤维素中加水混匀变浑浊后再次进行离心，如此多次循环，直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止，合并所得浊液，为稳定的纳米纤维素溶胶液；
（3）将2g黄麻纤维素粉碎，过150目筛，得到150目纤维素粉。
（4）取200ml所制纳米纤维素溶胶液与2g纤维素粉混合均匀；
（5）将步骤（4）制得的混合物先在80℃的水浴条件下放置0.5h至恒温，然后该温度下加入1g的硅烷偶联剂KH570，在恒温密封条件下搅拌，反应5h；
（6）停止反应后可观测到混合液由浊变清，再将步骤（5）反应得的产物用水洗涤过滤干净，除去在反应中残余的硅烷偶联剂等物质，得到纳米纤维素/纤维素复合物后，在80℃下烘干，纤维素利用率达86.7%；
（7）按质量百分比分别为纳米纤维素/纤维素复合物0.5 %、聚乳酸96 %、纳米二氧化钛0.5 %、SEBS 1.5 %和PEG-8000 1.5%的比例称量，一起放入高速混合机中混合5 min后取出，得混合料；其余（8）、（9）、（10）的实验步骤与实施例1的相同。
对制得的材料标准样条按照国家标准进行力学性能测试，本实施例制备的纳米纤维素/纤维素复合物增强聚乳酸3D打印材料的力学性能和3D打印性能检测结果见表1。本实施例制备的3D打印线材和打印成品见说明书附图2。
实施例4
一种增强聚乳酸3D打印材料，由以下步骤制备而成：
（1）将2g微晶纤维素粉碎后用40ml磷酸在45℃恒温水浴处理1h至溶液略微发黄为止，停止反应后用400ml水稀释；静置分层后取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将含絮状纤维素的混液以10000 r/m高速离心15分钟，收取上层浊液，将底部絮状纤维素中加水混匀变浑浊后再次进行离心，如此多次循环，直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止，合并所得浊液，为稳定的纳米纤维素溶胶液；
（3）将2g微晶纤维素粉碎，过100目筛，得到100目纤维素粉；
（4）取200ml所制纳米纤维素溶胶液与2g微晶纤维素粉混合均匀；
（5）将步骤（4）制得的混合物先在80℃的水浴条件下放置0.5h至恒温，然后该温度下加入1g的硅烷偶联剂KH550，在恒温密封条件下搅拌，反应5h；
（6）停止反应后可观测到混合液由浊变清，再将步骤（5）反应得的产物用水洗涤过滤干净，除去在反应中残余的硅烷偶联剂等物质，得到纳米纤维素/微晶纤维素复合物后，在80℃下烘干，纤维素利用率达90.5%；
（7）按质量百分比分别为纳米纤维素/纤维素复合物0.5 %、聚乳酸96 %、纳米二氧化钛0.5 %、SEBS 1.5 %和PEG-4000 1.5%的比例称量，一起放入高速混合机中混合5 min后取出，得混合料；其余（8）、（9）、（10）的实验步骤与实施例1的相同。
对制得的材料标准样条按照国家标准进行力学性能测试，本实施例制备的纳米纤维素/纤维素复合物增强聚乳酸3D打印材料的力学性能和3D打印性能检测结果见表1。
实施例5
一种增强聚乳酸3D打印材料，由以下步骤制备而成：
（1）将2g针叶木纤维素粉碎后用20 ml磷酸+ 20 ml油酸混合成的酸在50℃恒温水浴处理1h至溶液略微发黄为止，停止反应后用400 ml水稀释；静置分层后取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将含絮状纤维素的混液以8000 r/m高速离心15分钟，收取上层浊液，将底部絮状纤维素中加水混匀变浑浊后再次进行离心，如此多次循环，直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止，合并所得浊液，为稳定的纳米纤维素溶胶液；
（3）将2g滤纸纸浆纤维素粉碎，过150目筛，得到150目纤维素粉。
（4）取200ml所制纳米纤维素溶胶液与2g纤维素粉混合均匀。
（5）将步骤（4）制得的混合物先在85℃的水浴条件下放置0.5h至恒温，然后该温度下加入1g的硅烷偶联剂KH570，在恒温密封条件下搅拌，反应5h。
（6）停止反应后可观测到混合液由浊变清，再将步骤（5）反应得的产物用水洗涤过滤干净，除去在反应中残余的硅烷偶联剂等物质，得到纳米纤维素/纤维素复合物后，在80℃下烘干，纤维素利用率达90.6%；
（7）按质量百分比分别为纳米纤维素/纤维素复合物0.5 %、聚乳酸96 %、纳米二氧化钛0.5 %、SEBS 1.5 %和PEG-400 1.5%的比例称量，一起放入高速混合机中混合5 min后取出，得混合料；其余（8）、（9）、（10）的实验步骤与实施例1的相同。
对制得的材料标准样条按照国家标准进行力学性能测试，本实施例制备的纳米纤维素/纤维素复合物增强聚乳酸3D打印材料的力学性能和3D打印性能检测结果见表1。
对比例1
本对比例除了填料为未经纳米纤维素改性的150目微晶纤维素外（纳米纤维素/纤维素复合物替换成150目微晶纤维素），其余工艺条件和步骤与实施例1相同。本对比例制备的微晶纤维素增强聚乳酸3D打印材料力学性能和3D打印性能结果见表1。
对比例2
本对比例除了填料为市购棉花纳米纤维素外（纳米纤维素/纤维素复合物替换成市购棉花纳米纤维素），其余工艺条件和步骤与实施例1相同。本对比例制备的棉花纳米纤维素增强聚乳酸3D打印材料力学性能和打印性能结果见表1。
表1所得纳米纤维素/纤维素聚乳酸3D打印材料外观及打印成品性能
。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种纳米纤维素/纤维素复合物，其特征在于，由包含如下步骤的方法制成：
（1）将纤维素粉碎后进行恒温水浴酸解处理，再用水稀释后静置分层，取下层含絮状纤维素的混液备用；
（2）将步骤（1）所得含絮状纤维素的混液进行多次高速离心、分离、加水混匀， 合并每次所得上层浊液，即为稳定的纳米纤维素溶胶；
（3）将步骤（2）所得纳米纤维素溶胶与一定量纤维素粉料混合均匀；
（4）向步骤（3）制得的混合物中加入硅烷偶联剂，反应得到沉淀，再洗涤烘干，即为纳米纤维素/纤维素复合物。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维素/纤维素复合物，其特征在于：所用纤维素和纤维素粉料为天然纤维素或微晶纤维素；所用酸为无机强酸、中强酸、有机酸中的一种或多种；所述硅烷偶联剂为KH系列硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维素/纤维素复合物，其特征在于： 步骤（1）所用恒温水浴条件为45-60℃；稀释用水量为所得溶液的10-20倍体积；酸解处理至溶液发黄为止；步骤（2）高速离心为每次以8000-12000 r/min离心5-20 min，直至分离后底部絮状纤维素中加水混匀不变浑浊为止；步骤（4）反应中混合物先在75-85℃的水浴条件下放置至恒温，然后加入与纤维素粉料质量比为（1-10）：（1-10）的硅烷偶联剂，在恒温密封条件下搅拌反应4-5 h。
4.根据权利要求2所述的纳米纤维素/纤维素复合物，其特征在于：所用酸为为质量分数20-38%的盐酸、50-64%的硫酸、油酸、磷酸中的一种或多种混合。
5.根据权利要求2所述的纳米纤维素/纤维素复合物，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷中的一种。
6.根据权利要求1所述的纳米纤维素/纤维素复合物，其特征在于：步骤（3）中所用纳米纤维素溶胶与纤维素粉料的质量比为（10-500）:1。
7.一种增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于，其原料包括权利要求1-6任一项所述纳米纤维素/纤维素复合物和聚乳酸。
8.根据权利要求7所述增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于，其原料包括：所述纳米纤维素/纤维素复合物0.1-2%、聚乳酸90-98%、无机纳米材料0.1-3%、增韧剂0.1-5%和增塑剂0.1-5%。
9.根据权利要求7所述增强聚乳酸3D打印材料，其特征在于，所述聚乳酸的分子量为1.0×106-3.0×106；所述无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、纳米碳酸钙中的一种；所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙嵌共聚物、热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物、热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体中的一种；所述增塑剂为聚乙二醇，其分子量为1000-20000。
10.权利要求8所述增强聚乳酸3D打印材料的制备方法，其特征在于： 包括以下步骤：
（1）将所述纳米纤维素/纤维素复合物与聚乳酸、无机纳米材料、增韧剂、增塑剂按比例经高速混合形成共混料；
（2）将所得共混料通过双螺杆挤出机熔融挤出并切粒，挤出机1-6段温度分别为170-175℃、170-177℃、175-180℃、180-185℃、180-185℃和185-190℃，得到粒料，于80-85℃充分干燥；
（3）将所得粒料通过单螺杆挤出机挤出、牵引、绕线加工成3D打印线材，挤出机的1-4段温度分别为170-180℃、175-185℃、180-190℃、180-190℃，牵引速度为50-60mm/s，即得。
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