本發(fā)明涉及3D打印材料領域，具體涉及一種秸稈復合阻燃3D打印材料及其制備方法。

背景技術：

隨著3D打印需求的日益增加，可用的材料種類逐漸增多，從最初的樹脂、塑料拓展到金屬、陶瓷等。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。3D打印耗材種類雖然很多，但大多數(shù)都是以高分子聚合物為主要原料，如ABS、PE、PC等，這些材料都屬于不可降解的材料，廢棄的3D打印材料和3D打印制品對環(huán)境造成了一定的影響，而且具有制作成本高，能耗高、加工條件要求復雜、不具有阻燃效果、易斷料等缺點。目前，開發(fā)一種綠色環(huán)保的，可降解的，制作成本低廉的，具有木質(zhì)感的，并且所生產(chǎn)的制品具有較好的物理機械性能及阻燃性能的3D打印材料尤為重要。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的問題本發(fā)明提供一種秸稈復合阻燃3D打印材料及其制備方法，所得到的材料經(jīng)濟環(huán)保，在短期內(nèi)強度高，到一定時間后又能快速分解，成本低，抗菌阻燃效果好，環(huán)保，使用方便。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種秸稈復合阻燃3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸30-35份，秸稈30-35份，玻璃纖維10-15份，碳纖維10-15份，木粉10-20份，紙漿10-20份，硅烷偶聯(lián)劑2-4份，磷類阻燃劑2-4份，殼聚糖2-3份，潤滑劑1-2份，抗氧劑1-2份，聚丁二酸丁二醇酯1-2份，相容劑1-2份，聚乙二醇1-2份，分散劑1-2份。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈中的一種或多種。

所述的木粉為楊木粉或松木粉。

所述的磷類阻燃劑為聚磷酸銨。

所述潤滑劑選用聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺中的兩種或兩種以上任意比例的混合物。

所述的抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰尿酸、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亞磷酸酯中的一種或兩種以上任意比例的混合物。

所述的相容劑為苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯。

所述分散劑為有機硅酮、氧化聚乙烯蠟、硬脂酸中的任意一種。

一種秸稈復合阻燃3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取秸稈、玻璃纖維及碳纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到70目～120目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸、木粉、紙漿、硅烷偶聯(lián)劑、磷類阻燃劑、殼聚糖、潤滑劑、抗氧劑、相容劑、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇及分散劑，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為25r/min～50r/min的條件下攪拌混合5min～10min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區(qū)段加熱溫度為120℃～140℃，第二個區(qū)段加熱溫度為150℃～170℃，第三個區(qū)段加熱溫度為180℃～190℃。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明所得到的3D打印材料具有經(jīng)濟環(huán)保的特點，通過添加秸稈、木粉、玻璃纖維及碳纖維，打印出來的產(chǎn)品在短期內(nèi)具有高質(zhì)量、高抗沖、高強度的特點，到一定時間后又能快速分解；并添加阻燃劑及殼聚糖，具有抗菌阻燃效果好，環(huán)保，生產(chǎn)工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，使用方便等特點。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

實施例1

一種秸稈復合阻燃3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸30份，秸稈30份，玻璃纖維10份，碳纖維10份，楊木粉10份，紙漿10份，硅烷偶聯(lián)劑2份，聚磷酸銨2份，殼聚糖2份，潤滑劑1份，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯1份，聚丁二酸丁二醇酯1份，苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯1份，聚乙二醇1份，有機硅酮1份。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈重量比為1:1:1的混合物。

所述潤滑劑選用硬脂酸鋅及硬脂酸鈣重量比為1:1的混合物。

一種秸稈復合阻燃3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取秸稈、玻璃纖維及碳纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到70目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸，楊木粉，紙漿，硅烷偶聯(lián)劑，聚磷酸銨，殼聚糖，潤滑劑，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，聚丁二酸丁二醇酯，苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯，聚乙二醇及有機硅酮；與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為25r/min的條件下攪拌混合5min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區(qū)段加熱溫度為120℃，第二個區(qū)段加熱溫度為150℃，第三個區(qū)段加熱溫度為180℃。

實施例2

一種秸稈復合阻燃3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸32份，水稻秸稈32份，玻璃纖維13份，碳纖維12份，松木粉15份，紙漿15份，硅烷偶聯(lián)劑3份，聚磷酸銨3份，殼聚糖2份，潤滑劑2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯1份，聚丁二酸丁二醇酯1份，苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯1份，聚乙二醇2份，有機硅酮2份。

所述潤滑劑選用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺重量比為1:1:1的混合物。

一種秸稈復合阻燃3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取水稻秸稈、玻璃纖維及碳纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到100目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸、松木粉、紙漿、硅烷偶聯(lián)劑、聚磷酸銨、殼聚糖、潤滑劑、三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、苯乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇及有機硅酮，與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為40r/min的條件下攪拌混合8min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區(qū)段加熱溫度為130℃，第二個區(qū)段加熱溫度為160℃，第三個區(qū)段加熱溫度為190℃。

實施例3

一種秸稈復合阻燃3D打印材料，由以下重量份數(shù)的原料組成：聚乳酸35份，秸稈35份，玻璃纖維15份，碳纖維15份，松木粉20份，紙漿20份，硅烷偶聯(lián)劑4份，聚磷酸銨4份，殼聚糖3份，潤滑劑2份，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯2份，聚丁二酸丁二醇酯2份，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯2份，聚乙二醇2份，氧化聚乙烯蠟2份。

所述秸稈為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈重量比為1:1:1的混合物。

所述潤滑劑選用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣及芥酸酰胺重量比為1:1:1的混合物。

一種秸稈復合阻燃3D打印材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：稱取秸稈、玻璃纖維及碳纖維放入研磨機中研磨，再進行過篩，得到120目的混合粉末；

步驟二：稱取聚乳酸，松木粉，紙漿，硅烷偶聯(lián)劑，聚磷酸銨，殼聚糖，潤滑劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯，聚丁二酸丁二醇酯，苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯，聚乙二醇，氧化聚乙烯蠟；與步驟一中的混合粉末一起加入到攪拌機中，在攪拌速度為50r/min的條件下攪拌混合10min，得原料混合物；

步驟三：將原料混合物加入到雙螺桿擠出機中進行造粒，所述的擠出機的第一區(qū)段加熱溫度為140℃，第二個區(qū)段加熱溫度為170℃，第三個區(qū)段加熱溫度為190℃。

實施例1-3制備的秸稈復合阻燃3D打印材料的主要性能如表1所示。

表1

應當理解的是，以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，不能因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。