本申請提供一種低加工溫度3D線材的制備方法，屬于塑料加工技術領域。將熔點為110～180℃的聚酯進行真空干燥后，送入螺桿擠出機并擠出后，經冷卻、在線線徑檢測、拉直后，由繞線機制成線軸；線軸放入高溫箱中進行后處理釋放應力，處理后的線軸進行分裝或直接密封。上述方法得到的聚酯用于3D線材打印，克服了現有3D打印聚乳酸材料韌性、強度和加工性能差的缺陷，加工性能優異，操作簡單、成本低、易于工業化生產，制成的3D打印線材為柔性線材，且在低溫下可打印，同時具有優良的機械性能、熱穩定性及化學穩定性。性及化學穩定性。性及化學穩定性。
【技術實現步驟摘要】
一種低加工溫度3D線材的制備方法
[0001]本申請涉及一種低加工溫度3D線材的制備方法，屬于塑料加工
技術介紹
[0002]3D打印，即增材制造技術，是一種新興的快速成型技術，以數字模型為基礎，將材料逐層堆積制造出實體物品。該技術體現了信息網絡技術與先進材料技術、數字制造技術的密切結合，是智能制造的重要組成部分。與傳統減材制造方式相比，增材制造無需增加成本即可制造復雜的物品，從而實現產品多樣化，該方式所制備的產品具有無需組裝、零時間交付等優點，逐漸應用于醫學、生物工程、建筑、服裝、航空等領域，尤其適合制造形狀復雜、定制化、輕量化的零部件。
[0003]在3D打印過程中，最大的耗材為聚乳酸(PLA)及其共聚物，其作為一種具有優良生物相容性和生物可降解性的合成高分子材料，具有低收縮率、熔融溫度適合等特點，滿足安全、無毒、無刺激性等環保要求，目前已在塑料包裝、生物醫學、生活日用品等行業廣泛應用。但在應用中，我們也發現：PLA也存在一些無法克服的缺陷，如：自身強度不高、阻透性差、耐熱性差、缺乏柔性和彈性等，導致由PLA打印的制品存在容易折斷、僅適用于50℃左右溫度使用的缺陷，特別是在長時間、戶外使用時存在變形、破碎的風險，這限制了其加工性能和應用范疇。
[0004]聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)具備優良的機械性能、熱穩定性及化學穩定性，且成本較低，制備簡單，廣泛應用于包裝、交通、紡織、建筑等與人們日常生活緊密相關的領域。但由于常規聚酯材料熔點高，將其用于3D打印時，加工溫度通常需要高于270℃才能完成打印，且成型效果并不理想，因此，目前可以用于熔融沉積成型(FDM)的聚酯材料較為少見。
[0005]如何開發可以替代PLA進行熔融沉積成型、實現3D線材打印成形性好的聚酯材料，是本案亟待解決的問題所在。
技術實現思路
[0006]有鑒于此，本申請提供一種低加工溫度3D線材的制備方法，賦予線材以更高的強度、韌性和塑性，在相對傳統PLA降低生產成本、提高機械性能的前提下，賦予打印產品以優異的性能，有效解決聚乳酸材質產品韌性差、粘結性差、開裂等問題，操作簡單，易于工業化生產。
[0007]具體地，本申請是通過以下方案實現的：
[0008]一種低加工溫度3D線材的制備方法，包括以下步驟：
[0009](1)將熔點為110～180℃的聚酯進行真空干燥；
[0010](2)將干燥后的聚酯經螺桿擠出機擠出后，經水道冷卻、在線線徑檢測、拉直后，由繞線機制成線軸，所述螺桿擠出機的擠出溫度為180～230℃；
[0011](3)線軸放入高溫箱中進行后處理釋放應力，后處理條件為：線軸在60～100℃中放置6～12h后，將溫度升至80～120℃并保持3～8h；處理后的線軸在210～220℃打印形成
3D線材。
[0012]與現有3D打印線材相比，本申請提供的聚酯在擠出前其熔點控制在200℃以下，熔點較低，當配合擠出、冷卻、釋放壓力后，可有效增加了材料的機械性能以及熱穩定性，賦予所得線軸以優良的機械性能、熱穩定性及化學穩定性。相較于傳統以PLA為原料打印的3D線材，本申請增加了材料的斷裂伸長率，從而使產品可以承受很大程度的形變而不破壞材料結構，并外在表現為韌性好、材料易于加工，打印出來的產品性能優異，克服了現有聚乳酸材料3D打印線材韌性差和加工性能缺陷的問題，整體操作簡單，生產成本低，易于工業化生產，可廣泛應用于包裝、交通、紡織、建筑等與人們日常生活緊密相關的領域。
[0013]進一步的，作為優選：
[0014]步驟(1)中，聚酯在真空恒溫箱中的溫度為80～110℃，干燥時間為12～24h。
[0015]步驟(2)中，螺桿擠出機采用單螺桿擠出機，各區段溫度分別為：料筒一區溫度180～200℃，料筒二區溫度200～220℃，料筒三區溫度220～250℃，過渡體溫度220～250℃，模頭區溫度220～250℃；單螺桿擠出機的轉速為15～50rpm。
[0016]步驟(2)中，熔體從螺桿擠出機擠出后采用水冷方式進行自然冷卻。
[0017]上述方案操作簡單、成本低、易于工業化生產，所的產品用于3D打印，不僅賦予打印線材以柔性線材特點，且實現加工溫度的低溫化，打印溫度為210～220℃，同時具有優良的機械性能、熱穩定性及化學穩定性，其熱穩定性與常規PET相媲美。
附圖說明
[0018]圖1為實施例1所用低熔點聚酯的熱重分析(TGA)圖；
[0019]圖2為實施例1所制備的線軸外觀圖；
[0020]圖3為實施例1所制備3D產品的外觀圖；
具體實施方式
[0021]實施例1
[0022]本實施例為一種低加工溫度3D線材的制備方法，步驟如下：
[0023](1)備料：將熔點為135℃的低熔點聚酯在真空恒溫箱100℃真空干燥24h，對干燥后的聚酯進行熱重分析，結果如圖1所示：低熔點聚酯的熱穩定性與常規聚酯幾乎無差別，但熔點遠低于常規聚酯的熔點257℃。
[0024](2)制備：將干燥后的聚酯在單螺桿擠出機中進行擠出，單螺桿擠出機的螺桿轉速為20rpm，加料時轉速從15rpm起，逐漸加到最大轉速。螺桿擠出機溫度依次設定190℃、200℃、230℃、230℃、230℃、180℃，經水道冷卻(借助水冷自然冷卻)、在線線徑檢測、拉直后，由繞線機制成線軸。
[0025](3)線軸放入高溫箱中進行后處理釋放應力，后處理參數為：線軸在100℃中放置10h后，將溫度升至120℃并保持5h，所得線材外觀如圖2所示，可以看出線軸表面光滑、質勻。
[0026](4)處理后的線軸進行分裝或直接密封，或者直接投入3D打印機中，打印溫度為210℃，所得打印成品如圖3所示：打印得到的線材為柔性線材，所得產品線條流暢圓潤，對于精細結構如小體積球形結構依舊可以完美展示。
[0027]對比例1
[0028]本實施例為常規聚乳酸3D打印線材的制備，具體過程如下：
[0029](1)將PLA在恒溫箱80℃鼓風干燥6h。
[0030](2)將干燥后的PLA在單螺桿擠出機中進行擠出、拉絲成型，得到聚乳酸3D打印線材。螺桿轉速為80rpm，加料時轉速從10rpm起，逐漸加到最大轉速。擠出機溫度依次設定170℃、190℃、200℃、210℃、185℃。
[0031](3)將所得線材置于3D打印機中打印。
[0032]將對比例1和實施例1的所得3D打印原料線軸進行性能測試，結果如表1所示。
[0033]表1：實施例1和對比例1的性能對照表
[0034]項目實施例1對比例1拉伸強度(MPa)67.554.7斷裂伸長率(％)12.35.8熔融指數(g/10min)14.58.1加工性能好一般成本(元/kg)1622。
[0035]通過表1可以看出：本案所制備聚酯3D打印線材在性能穩定性、機械性能(拉伸強度、斷裂伸長率等)方面均優于常規聚乳酸3D打印線材，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種低加工溫度3D線材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將熔點為110～180℃的聚酯進行真空干燥；（2）將干燥后的聚酯經螺桿擠出機擠出后，經水道冷卻、在線線徑檢測、拉直后，由繞線機制成線軸，所述螺桿擠出機的擠出溫度為180～230℃；（3）線軸放入高溫箱中進行后處理釋放應力，后處理條件為：線軸在60～100℃中放置6～12 h后，將溫度升至80～120℃并保持3～8 h；處理后的線軸在210～220℃打印形成3D線材。2.根據權利要求1所述的一種低加工溫度3D線材的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，真空干燥在真空恒溫箱中進行。3. 根據權利要求2所述的一種低加工溫度3D線材的制備方法，其特征在于：干燥溫度為80～110℃，干燥時間為12～24 h。4.根據權利要求1所述的一種低加工溫度3D線材的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，螺桿擠出機采用單螺桿擠出機。5. 根據權利要求4所述的一種低熔點聚...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高雪峰，韓娜，馬建平，孫志恒，徐躍林，
申請(專利權)人：金浦綠色纖維浙江有限公司，
類型：發明
國別省市：
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