一種聚乙烯醇打印支撐材料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種聚乙烯醇打印支撐材料及其制備方法,其解決了現有產品不能起到良好的粘接效果的技術問題，其含有如下重量份的組份：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；潤滑劑0.3～3份；酸味脫除劑1～15份；熱穩定劑1～5份；抗氧劑0.1～1份；界面增容劑5～20份。本發明專利技術同時提供了其制備方法。本發明專利技術可用于制備具有良好界面粘接牢度的聚乙烯醇3D打印可溶性支撐材料，用于打印精度較高、或具有復雜形狀、或具有嵌套結構的聚乳酸及熱塑性聚氨酯部件。

【技術實現步驟摘要】
一種聚乙烯醇打印支撐材料及其制備方法
本專利技術涉及打印材料領域，具體地說是一種聚乙烯醇打印支撐材料及其制備方法。
技術介紹
3D打印材料是支撐3D打印行業發展的關鍵技術之一。為了保證FDM打印的完整和精密性，以及為了實現一次性打印多個嵌套部件的可能性，可溶性支撐材料是不可或缺的，直接影響到FDM機器的廣泛應用。目前，市場上的可溶性支撐材料，除了聚乙烯醇外，還包括：1、油溶性材料，采用檸檬烯為溶劑，實際上屬于普通的HIPS，優點是與ABS界面粘接牢靠，可以配合ABS打印出相當精確的制品，缺點是檸檬烯溶液的回收處理仍會造成一定的麻煩和污染。2、堿溶液材料，主要是聚乳酸，配合5％的氫氧化鈉熱堿液溶解，用戶使用不便，并且熱堿液也會損害ABS基體材料的性能，同時，如果使用聚乳酸本身或者熱塑性聚氨酯作為基體材料，這種熱堿液會造成對基體材料的更大傷害，以至于完全不可用。3、其他待開發的水溶性聚合物，但尚未實現工業化。因此，眾所周知，市面上最常見的是聚乙烯醇3D打印支撐材料。在長期的使用中，可以發現聚乙烯醇存在兩個缺點：一、聚乙烯醇與空氣接觸會吸潮，然后變軟。在普通的打印機就無法送絲。但是近兩年來，打印機的送絲結構有了進步，甚至一些低端的打印機也可以順利地實現軟絲(如熱塑性聚氨酯)的打印。因此，聚乙烯醇變軟這個缺點已經不是主要問題了。二、聚乙烯醇與基體材料的粘接牢度較差。尤其是在聚乳酸、熱塑性聚氨酯這兩類最常見基體材料與聚乙烯醇配合下進行雙噴頭打印時，經常出現不同樹脂之間相互滑移的現象，而且，只要出現了這種滑移現象，本次打印就只能作廢，必須重新開始。公開號為CN105924882A的中國專利技術專利申請公開了采用含有不同官能團的界面增容劑對聚乙烯醇進行改性，使之成為良好的粘結性、并可水溶的支撐材料。但是，這些具有反應基團的界面增容劑，在前期的造粒和拉絲過程中，很容易與聚乙烯醇的大量羥基提前進行反應；后期在進行3d打印時，反應基團已經消耗殆盡，不能起到聚乙烯醇樹脂與基體樹脂的“搭橋”反應和良好的粘接效果。
技術實現思路
本專利技術就是為了解決現有產品不能起到良好的粘接效果的技術問題，提供一種具有良好的粘結性、可起到良好粘接效果的聚乙烯醇打印支撐材料為此，本專利技術提供一種聚乙烯醇打印支撐材料，其含有如下重量份的組份：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；潤滑劑0.3～3份；酸味脫除劑1～15份；熱穩定劑1～5份；抗氧劑0.1～1份；界面增容劑5～20份。優選的，聚乙烯醇打印支撐材料，其含有如下重量份的組份：聚乙烯醇100份；甘油8～12份；潤滑劑0.5～2份；酸味脫除劑2～8份；熱穩定劑2～4份；抗氧劑0.3～0.5份；界面增容劑10～15份。優選的，聚乙烯醇的醇解度為88％，聚合度小于1000。優選的，界面增容劑為基體樹脂。優選的，基體樹脂為聚乳酸或熱塑性聚氨酯。本專利技術中的界面增容劑，采用高分子界面粘合相似相容的原理：如果是水溶性聚乙烯醇與基體樹脂聚乳酸粘合，則用聚乳酸對水溶性聚乙烯醇進行共混改性；如果是水溶性聚乙烯醇與基體樹脂熱塑性聚氨酯粘合，則用熱塑性聚氨酯對水溶性聚乙烯醇進行共混改性。因此，水溶性聚乙烯醇所含有的界面增容劑，實際上就是基體樹脂本身，而不是CN105924882A中所述的第三組分的含官能團的相容劑。水溶性聚乙烯醇與聚乳酸、熱塑性聚氨酯的溶解度參數差異較大，從熱力學上看是它們各自的聚合物合金是不相容的，但是由于聚乙烯醇中的大量羥基可與與聚乳酸和熱塑性聚氨酯中發生酯交換反應，所以在實際的雙螺桿共混改性中，它們都呈現出均一穩定的聚合物合金的形態，并未發現界面粘接不良或者相分離的情況，同時力學性能良好，因此也不需要采用擴鏈劑或其他相容劑進行進一步改良。以這種基體樹脂改性水溶性聚乙烯醇形成聚合物合金的形式，作為FDM3D打印可溶性支撐材料，可以有效地增加它與原有基體樹脂的界面粘合的牢度，減少不同樹脂之間的滑移，并提高FDM3D打印制品的精確度。優選的，潤滑劑是羧酸金屬鹽，所述羧酸包括月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸以及其他長碳鏈飽和或不飽和羧酸，所述金屬鹽包括堿金屬鹽和堿土金屬鹽。優選的，酸味脫除劑是堿土金屬的氫氧化物或碳酸鹽，例如氫氧化鎂、碳酸鈣等。優選的，熱穩定劑為堿土金屬氯化物，如氯化鈣、氯化鎂等。優選的，抗氧劑包括受阻酚類抗氧劑和輔助抗氧劑中的一種或兩種。本專利技術同時提供聚乙烯醇打印支撐材料的制備方法，其包括如下步驟：步驟一：按重量份準備如下組分：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；潤滑劑0.3～3份；酸味脫除劑1～15份；熱穩定劑1～5份；抗氧劑0.1～1份；界面增容劑5～20份；將上述的所有原材料經混合后在雙螺桿擠出機中造粒；采用的擠出溫度不超過180℃，并進行風冷切料，得到改性后聚乙烯醇顆粒；步驟二：通過單螺桿擠出機制備聚乙烯醇打印支撐材料；將上述的改性后聚乙烯醇顆粒進行干燥，干燥溫度97～103℃，干燥時間為6～8小時，以徹底脫除水分；干燥過程可以在換氣式干燥料斗進行，更優選在真空烘箱中進行；將上述干燥好的顆粒加入單螺桿擠出機的料筒，在150～200℃條件下擠出成型，出口模后采用風冷，直至定型；步驟三：牽引和收卷：選取勻速拉力牽引和激光測徑，可得到直徑為1.75mm和直徑為3.00mm的均勻3D打印絲；并進行收卷。打印和水溶：打印噴頭溫度設置：190～210℃；打印平臺溫度設置：0-60℃；與聚乳酸和熱塑性聚氨酯一樣，采用美紋紙作為底板。打印結束后，在40～60℃的水里，該可溶性材料迅速溶脹、軟化和剝離，可手工去除大部分軟化后的可溶性材料。剩下的縫隙和邊角部分的可溶性材料，在用40～60℃的水浸泡2～4小時后全部溶解。同時經過溫水浸泡后，原有的基體材料性能不會下降，不會軟化。本專利技術的有益效果是：與市面現有的各種聚乙烯醇FDM3D打印可溶性支撐材料相比，在界面粘接牢度上有了較大改進，不容易出現打印過程中不同樹脂間的滑移現象，有效地提高了FDM3D打印的精確度和正品率。具體實施方式根據下述實施例，可以更好地理解本專利技術。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用于說明本專利技術，而不應當也不會限制權利要求書中所描述的本專利技術。實施例1配方為：聚乙烯醇100份；甘油10份；水5份；潤滑劑硬脂酸鈉0.8份；酸味脫除劑氫氧化鎂2份，熱穩定劑氯化鈣3份；抗氧劑BHT0.4份；聚乳酸12份。將原材在高速攪拌機混合后，停放2～4小時，使聚乙烯醇充分吸收甘油和水。采用螺桿直徑75mm、長徑比36:1的平行雙螺桿排氣式擠出機，進行混合和擠出，并進行風冷和切粒，同時從排氣孔中脫除水蒸氣。造粒溫度從加料段到口模的溫度為分別為150、170、180、180、180、180℃。將上述的改性水溶性材料的粒料進行干燥，干燥溫度103℃，干燥時間為8小時。將上述干燥好的粒料加入螺桿直徑45mm、長徑比28:1單螺桿擠出機的料筒，擠出成型。從加料段到口模的溫度為分別為150、170、180、180、180、200℃。出口模后采用風冷，直至定型。勻速拉力牽引和激光測徑，得到直徑為1.75mm的均勻3D打印絲。用于與聚乳酸配合進行雙噴頭3D打印。打印噴頭溫度設置:190～200℃；打印平臺溫度設置為常溫或與聚乳酸相同，采用美紋紙作為底板，進行雙噴頭本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚乙烯醇打印支撐材料，其特征是其含有如下重量份的組份：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；潤滑劑0.3～3份；酸味脫除劑1～15份；熱穩定劑1～5份；抗氧劑0.1～1份；界面增容劑5～20份。

【技術特征摘要】
1.一種聚乙烯醇打印支撐材料，其特征是其含有如下重量份的組份：聚乙烯醇100份；甘油5～20份；潤滑劑0.3～3份；酸味脫除劑1～15份；熱穩定劑1～5份；抗氧劑0.1～1份；界面增容劑5～20份。2.根據權利要求1所述的聚乙烯醇打印支撐材料，其特征在于其含有如下重量份的組份：聚乙烯醇100份；甘油8～12份；潤滑劑0.5～2份；酸味脫除劑2～8份；熱穩定劑2～4份；抗氧劑0.3～0.5份；界面增容劑10～15份。3.根據權利要求1所述的聚乙烯醇打印支撐材料，其特征在于所述聚乙烯醇的醇解度為88％，聚合度小于1000。4.根據權利要求1所述的聚乙烯醇打印支撐材料，其特征在于所述界面增容劑為基體樹脂。5.根據權利要求1所述的聚乙烯醇打印支撐材料，其特征在于所述基體樹脂為聚乳酸或熱塑性聚氨酯。6.根據權利要求1所述的聚乙烯醇打印支撐材料，其特征在于所述潤滑劑是羧酸金屬鹽，所述羧酸包括月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸以及其他長碳鏈飽和或不飽和羧酸，所述金屬鹽包括堿金屬鹽和堿土金屬鹽。7.根據權利要求1所述的聚乙烯醇打印支撐材料...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭先彧，
申請(專利權)人：彭先彧，
類型：發明
國別省市：廣東,44