本發(fā)明涉及一種生物材料改性的高分子復(fù)合材料，主要應(yīng)用在3D打印領(lǐng)域，特別是涉及一種水溶性3D打印支撐材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
3D打印是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或者塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方法來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工汽車、航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
3D打印中的熔融層積成型技術(shù)(FDM)是利用工程塑料絲(如ABS、PLA等)在熔點附近可熔化堆積的特性，打印出三維制品。當(dāng)制品中出現(xiàn)內(nèi)陷、中空結(jié)構(gòu)時，選擇支撐材料進(jìn)行打印成型，再浸漬于特定的溶液或氣氛中，使支撐材料充分溶解，獲得特殊結(jié)構(gòu)的制品。支撐材料在異形件的打印中起到重要的作用，關(guān)系到3D打印的應(yīng)用推廣。3D打印技術(shù)的發(fā)展對3D打印材料提出了新的要求，以熔融擠出成型技術(shù)為例，需要綜合考慮塑料熔絲尺寸和成型性能對噴頭溫度進(jìn)行設(shè)計，若要打印大型中空制件，則必須考慮如何將中心的填充材料與表層材料分離，還必須考慮兩者在分離前具有良好的粘結(jié)性，避免表層材料塌陷。
PLA是有植物提煉出來的乳酸聚合而成，本身對環(huán)境友好，是極佳的環(huán)保材料，在自然環(huán)境下可完全生物降解，不會造成任何污染；PVA具有極好的透明度和光澤性、較大的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度、良好的奶油性能、極好的氣體阻隔性、熱合性與粘接好，且透濕性大，在一定條件下具有水溶性和生物降解性；EVA作為增塑劑可改善PVA/PLA復(fù)合材料的韌性，使線材更易收卷，利于使用，作為潤滑劑的檸檬酸三乙酯和白油等可改善線材的表面效果，使線材表面光滑。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于雖然PVA具有可溶于水、可降解等優(yōu)點，但是PVA/PLA復(fù)合材料質(zhì)地偏脆，表面效果較差，不利于銷售使用。利用EVA的增塑特性及檸檬酸三乙酯、白油等的潤滑性增加線材的韌性及光滑性，改善線材特性，提高支撐材料的使用性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的研究目的在于解決水溶性支撐材料的研發(fā)問題，利用PLA材料的生物相容性及生物可降解性，結(jié)合PVA可溶于水的優(yōu)點，同時利用EVA材料的增塑效果及檸檬酸三乙酯的潤滑性改善線材韌性及表面光滑性，利用雙螺桿高溫擠出機(jī)熔融共混工藝，采用3D打印生產(chǎn)線，制備一種水溶性3D打印支撐材料。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，解決以PVA/PLA為基體樹脂的水溶性3D打印支撐材料研發(fā)與實際應(yīng)用中存在的問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
(1)將PVA原料分別置于80~90℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥1~2小時。
(2)按照以下組分配比配置實驗材料：PVA 60%~70%，PLA 20%~30%，EVA 2%~4%，潤滑劑0.5%~1%。
（3）將上述實驗原料置于高速混合機(jī)中充分混合1~2分鐘，得到混合均勻的實驗料。
（4）將上述混合均勻的實驗料通過雙螺桿高溫擠出機(jī)進(jìn)行擠出拉絲、收卷，得到水溶性3D打印支撐材料。
（5）本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明所述方法制備的水溶性3D打印支撐材料，主體使用材料為PVA與PLA，其中PVA在一定條件下可完全溶解于水，PLA在生物材料領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，且具有生物可降解性，在自然環(huán)境下可完全降解，不污染環(huán)境。利用EVA增塑、檸檬酸三乙酯和白油潤滑后的PVA/PLA水溶性支撐材料打印鏤空或者中空制品時，該支撐材料可很容易地從成型零件上剝離，并且成型零件的外形也不會因支撐材料的剝離而損傷，從而達(dá)到美化表面效果，提高產(chǎn)品價值的作用。
具體實施方式
本發(fā)明所闡述的是一種水溶性3D打印支撐材料及其制備方法，以下通過具體實施例進(jìn)一步進(jìn)行說明，但本發(fā)明不僅限于以下實施例。
實施例一
（1）將PVA-LD原料置于80℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥1小時。
(2)按照以下組分配比配置實驗材料：PVA77%，PLA 2003D 20%，增塑劑EVA3%，檸檬酸三乙酯0.5%。
（3）將上述實驗原料置于高速混合機(jī)中充分混合2分鐘，得到混合均勻的實驗料,其中高混機(jī)的溫度設(shè)置為40℃，轉(zhuǎn)速為2300r/min
（4）將上述混合均勻的實驗料通過雙螺桿高溫擠出機(jī)擠出拉絲，控制絲材直徑1.75mm,收卷，得到水溶性3D打印支撐材料，其中擠出機(jī)的9段溫度依次為175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、、180℃、185℃、185℃、190℃，機(jī)頭溫度為190℃。螺桿轉(zhuǎn)速為103r/min,喂料速度為4.6r/min
（5）利用（4）所制得的水溶性3D打印支撐材料進(jìn)行鏤空制件打印，打印過程流暢，打印制件表面光滑，支撐結(jié)構(gòu)牢固，粘結(jié)力好，利用常溫水將支撐材料溶解后所得表面無損傷，尺寸穩(wěn)定無變形，可完全達(dá)到3D打印支撐材料要求。
實施例二
(1)將PVA CP-1220T10置于90℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥1.5小時
(2)按照以下組分配比配置實驗材料：PVA71%，PLA 4032D 25%，EVA 2%，檸檬酸三乙酯1%、白油1%。
（3）將上述實驗原料置于高速混合機(jī)中充分混合3分鐘，得到混合均勻的實驗料,其中高混機(jī)的設(shè)置溫度為40℃，轉(zhuǎn)速為2500r/min
（4）將上述混合均勻的實驗料通過雙螺桿高溫擠出機(jī)擠出拉絲，控制絲材直徑1.75mm,收卷，得到水溶性3D打印支撐材料，其中擠出機(jī)的9段溫度依次為175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃，機(jī)頭溫度為195℃。螺桿轉(zhuǎn)速為110r/min,喂料速度為5.2r/min。
（5）利用（4）所制得的水溶性3D打印支撐材料進(jìn)行鏤空制件打印，打印過程流暢，打印制件表面光滑，支撐結(jié)構(gòu)牢固，粘結(jié)力好，利用常溫水將支撐材料溶解后所得表面無損傷，尺寸穩(wěn)定無變形，可完全達(dá)到3D打印支撐材料要求。