【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于聚合物熔融擠出沉積3d打印，具體涉及一種提高熔融擠出沉積3d打印制品層間作用力的方法。
技術介紹
1、如今，3d打印是近年來一種很有前途的增材制造技術，它徹底改變了傳統的材料成型方法。它可以在很短的時間內以最小的浪費生產各種各樣的產品。基于靈活可編程性和高精度的優點，3d已廣泛應用于各個領域，如仿生學、醫療產品、食品制造、智能傳感器、電子、汽車、航空航天等。其中聚合物熔融沉積打印由于其精度高、維護成本低、周期時間短、易于使用等優點，已被推廣為最常用的3d打印方法。聚合物熔融沉積打印的工作過程為：在計算機編程控制下，噴管內的絲狀熱熔聚合物材料在噴嘴內按預定軌跡運動，將之加熱熔化，溫度略高于熔點，通過噴嘴擠出熔絲，完成沉積層，擠出物料噴嘴開始固化。快速將下一層沉積于噴嘴之上，后一層與前一層熔化，經反復熔化層堆疊，按預先設定的圖形完成三維打印。然而在打印過程中，層與層之間的作用力與單層內部的作用力有明顯的差異，即沿打印方向的強度(橫向強度)與垂直于打印方向的強度(縱向強度)存在差異，行業稱之為各向同性(或各向異性)。通常縱向強度因較弱的層間粘合力而遠遠低于橫向強度，而這種巨大的強度差異會使3d打印制品因“木桶效應”而發揮不出原有材料的強度特性，嚴重限制了器件的應用。因此，如果提高熔融沉積3d打印的層間粘合力是該領域亟需解決的難題之一。
2、目前，已有大量的工作致力于解決3d打印制品的各項異性問題。比如，通過嚴格控制打印條件(打印速度、噴嘴溫度、層間厚度、熔融溫度等)來嘗試提高層間粘合力，但改善效果并未十分明顯
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種提高熔融擠出沉積3d打印制品層間粘合力的方法，使得在極低助劑添加量的條件下大幅度提高熔融沉積3d打印制品層間粘合力。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、本專利技術提供提供一種提高熔融擠出沉積3d打印制品層間粘合力的方法，所述方法包括如下步驟：
4、s1、將超支化聚酯酰亞胺添加劑與聚乳酸熔融共混；
5、s2、將步驟s1改性后的聚乳酸制作成熔融打印線材，采用熔融擠出沉積法進行3d打印。
6、作為本專利技術的一個實施方案，所述聚乳酸為聚乳酸樹脂，包括但不限naturewworks的4032d、泰國道達爾的lx175、浙江海正的revode711。
7、作為本專利技術的一個實施方案，所述超支化聚酯酰亞胺添加劑是通過包括如下步驟的方法制備而得：
8、a1、在氮氣氛圍以及攪拌條件下，先將單氨基多元醇、有/無多元醇與有/無單氨基單醇投入聚酯合成反應器中，隨后分批加入偏苯三酸酐單體，攪拌至料液成漿糊狀；
9、a2、升溫使漿糊狀料液在高溫下同時進行熔融聚酯反應和酰亞胺化反應；待反應完成后，熔體冷卻即得所述超支化聚酯酰亞胺添加劑。
10、在本專利技術體系中，所述超支化聚酯酰亞胺通過降低本體材料熔體粘度的方式提高聚乳酸沉積層之間的接觸面積，促進聚乳酸分子鏈在層間進行擴散與纏結，大幅度提高層間粘合力。在該過程中，由于使用量較低，超支化聚酯酰亞胺并未顯著影響本體材料的其他特性，比如注塑制品的強度和模量以及結晶性能。
11、作為本專利技術的一個實施方案，所述單氨基多元醇為3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇中的一種或多種。
12、作為本專利技術的一個實施方案，所述多元醇為乙二醇、丙三醇、二乙二醇、季戊四醇中的一種或多種。
13、作為本專利技術的一個實施方案，所述單氨基單醇為乙醇胺、丙醇胺、異丙醇胺、丁醇胺、異丁醇胺、二甘醇胺、戊醇胺、己醇胺的一種或多種。
14、作為本專利技術的一個實施方案，步驟a1中，偏苯三酸酐、單氨基多元醇、多元醇與單氨基單醇的摩爾比為10:1～11:0～1:0～10。
15、作為本專利技術的一個實施方案，步驟a2中，在反應器蒸汽出口配置冷凝管，控制反應壓力，收集副產物水，根據出水量判斷反應進程。
16、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s1共混物中所述添加劑的添加比例為0.01wt％-3wt％，優選為0.01wt％-1wt％，更為優選為0.05wt％-0.5wt％。在該范圍內所述超支化聚酯酰亞胺對3d打印制品層間作用力改善效果更為明顯。
17、作為本專利技術的一個實施方案，所述3d打印采用熔融擠出沉積3d打印設備，包括但不限于creality的cr-5060pro。
18、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
19、1)通過加入超支化聚合物改性得到的聚乳酸樹脂在用于熔融沉積3d打印時，極少量添加劑不僅可以提高聚乳酸沉積層之間的接觸面積，亦能促進聚乳酸分子鏈在層間進行擴散與纏結，大幅度提高層間粘合力，使其各項同性率最高可以達到96％，從而提高器件的綜合性能。
20、2)在熔融擠出沉積打印領域，在確保高層間粘合力前提下，本專利技術所用的添加劑含量是目前市面上已知方案中最低的。超低添加量不僅可以維持基材原本的理化性質還能大大降低改性成本，非常利于大規模推廣使用。
21、3)另外，本專利技術是針對材料本身進行改性，利用常規打印條件即可實現本專利技術效果，具有適用性強、簡單方便、成本低等優勢，表現出極高的應用價值。
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1.一種提高熔融擠出沉積3D打印制品層間粘合力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乳酸為聚乳酸樹脂，包括但不限NaturewWorks的4032D、泰國道達爾的LX175、浙江海正的REVODE711。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述超支化聚酯酰亞胺添加劑是通過包括如下步驟的方法制備而得：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述單氨基多元醇為3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇中的一種或多種。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述多元醇為乙二醇、丙三醇、二乙二醇、季戊四醇中的一種或多種。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述單氨基單醇為乙醇胺、丙醇胺、異丙醇胺、丁醇胺、異丁醇胺、二甘醇胺、戊醇胺、己醇胺的一種或多種。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟A1中，偏苯三酸酐、單氨基多元醇、多元醇與單氨基單醇的摩爾比為10:1～11:0～1:0～10。p>
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟A2中，在反應器蒸汽出口配置冷凝管，控制反應壓力，收集副產物水，根據出水量判斷反應進程。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1共混物中所述添加劑的添加比例為0.01wt％-3wt％。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述3D打印采用熔融擠出沉積3D打印設備，包括但不限于Creality的CR-5060pro。
...【技術特征摘要】
1.一種提高熔融擠出沉積3d打印制品層間粘合力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乳酸為聚乳酸樹脂，包括但不限naturewworks的4032d、泰國道達爾的lx175、浙江海正的revode711。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述超支化聚酯酰亞胺添加劑是通過包括如下步驟的方法制備而得：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述單氨基多元醇為3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇中的一種或多種。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述多元醇為乙二醇、丙三醇、二乙二醇、季戊四醇中的一種或多種。
6.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何紫東，童剛生，楊曉煜，吳剛，李茂，朱新遠，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：
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