本發(fā)明涉及一種3D打印耗材，具體為一種PLA除味材料及其制備方法。
背景技術：
3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。目前應用較多的3D打印耗材有ABS、PA、PLA及PVA等，其中ABS與PLA用量最大。PLA是目前最為成功的非石油路線合成的可生物降解高分子材料，并且生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性等性能都較好，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，但其韌性差、硬度大、尺寸穩(wěn)定性差、耐熱性差，并且現(xiàn)有3D打印PLA耗材中功能化產(chǎn)品較少，除味產(chǎn)品更鮮有報道，導致其應用受到限制。
因此，如果能采用物理改性的方法制備出韌性好、硬度可調(diào)、尺寸穩(wěn)定性好、加工過程中不堵孔、不斷絲、具有除味效果的PLA材料，將拓寬PLA在3D打印領域的應用范圍。
專利CN201410254366.1公開了一種軟性彈性3D打印橡膠耗材及其制備方法，通過PLA和熱塑性熱塑性彈性體共混改善材料的硬度和尺寸穩(wěn)定性，但由于橡膠態(tài)物質(zhì)的組分含量高，加工過程中的熔體流動性較差，且未提及除味效果。
專利CN201510412955.2公開了一種用于3D打印的ABS/PLA合金樹脂組合物及其制備方法，通過制備合金改善材料的尺寸穩(wěn)定性和韌性，但材料硬度無法調(diào)整，且未提及除味效果，應用領域難以拓寬。
專利CN201510742469.7公開了一種PLA3D打印材料及其產(chǎn)品，通過添加增塑劑、增韌劑等助劑改善材料的韌性和易拉絲性，但材料硬度無法調(diào)整，且未提及除味效果，應用領域難以拓寬。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種價格低廉、低碳環(huán)保、韌性好、硬度可調(diào)、尺寸穩(wěn)定性好、加工過程中不堵孔、不斷絲、具有除味效果的3D打印耗材。
本發(fā)明的第二個目的是，提供一種用于3D打印的PLA除味材料的制備方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：
一種用于3D打印的PLA除味材料，其特征在于，該復合材料的組分及組分的質(zhì)量份數(shù)如下：PLA50-80份；增塑劑A 5-15份；增塑劑B 3-10份；除味母粒10-20份；熱塑性彈性體5-15份；相容劑1-2份；增韌劑2-20份；抗氧劑0.5-2份；潤滑劑1-3份。
進一步，所述的增塑劑A為檸檬酸三丁酯、檸檬酸三辛酯、乙酰檸檬酸三丁酯中的一種或兩種混合物。
進一步，所述的增塑劑B為PEG-6000。
進一步，所述的除味母粒由載體樹脂和沸石粉經(jīng)擠出造粒而成，載體樹脂為PLA，其熔融指數(shù)為20，沸石粉目數(shù)為800目，載體樹脂與沸石粉質(zhì)量份比例為1:1。
所述的PLA為熔融指數(shù)為8的左旋聚乳酸。
所述的熱塑性彈性體為TPE、TPU、TPV、EVA中的一種或兩種混合物。
所述的相容劑為馬來酸酐接枝PLA，它是由下述重量份的原料組成的：馬來酸酐2-4、聚乳酸90-95、過氧化二異丙苯0.5-0.8、硬脂酸鈣0.1-0.2、環(huán)烷酸鋅0.1-0.2；其制備方法包括以下步驟：將聚乳酸在78-80℃下干燥100-120分鐘，與上述馬來酸酐、過氧化二異丙苯、硬脂酸鈣、環(huán)烷酸鋅混合，送入到螺桿擠出機中，調(diào)節(jié)擠出機溫度為180-186℃，螺桿轉速為100-110r/min，擠出后經(jīng)水冷、造粒、真空干燥后即得。
所述的增韌劑為脂肪酸聚氧乙烯酯；所述的抗氧劑為1010和215復配組成；所述的潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺、油酰胺中的兩種或多種混合物。
為達到上述第二個目的，本發(fā)明采取的技術方案是：一種用于3D打印的PLA除味材料的制備方法，包括以下步驟：
1、將PLA、熱塑性彈性體、除味母粒按比例調(diào)配，并放入干燥料斗內(nèi)以90-100℃的溫度干燥2小時以上，使原料含水量降至0.2%-0.5%；
2、將干燥后的PLA、熱塑性彈性體、除味母粒與增塑劑A 、增塑劑B 、相容劑、增韌劑、抗氧劑、潤滑劑按比例調(diào)配，放入高速攪拌機中充分攪拌混合30分鐘；
3、將混合好的物料加入行星螺桿擠出機中進行擠出造粒，其中行星螺桿螺桿擠出機從加料口到機頭各區(qū)的料筒溫度依次為：一區(qū)160-180℃、二區(qū)180-200℃、三區(qū)190-220℃、四區(qū)180-200℃；
4、將步驟3制得的顆粒加入到錐形螺桿擠出機中進擠出拉絲，控制拉絲的直徑為1.75mm或3mm；其中錐形螺桿擠出機從加料口到機頭各區(qū)的料筒溫度依次為：一區(qū)150-170℃、二區(qū)170-190℃、三區(qū)180-200℃、四區(qū)170-200℃；
5、所述絲材通過水槽冷卻后進入卷線機收卷為成品。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：
1、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用物理共混的方法，通過增塑劑A和增塑劑B的配比變化以及熱塑性彈性體的含量變化調(diào)節(jié)PLA材料的硬度，其中增塑劑A可有效降低材料的硬度，增塑劑B可保證材料降低硬度的同時強度下降幅度較小，熱塑性彈性體和增韌劑可保證材料具有韌性。
2、本發(fā)明中加入了除味母粒，選用熔融指數(shù)較高的PLA作為載體樹脂保證了沸石粉在基體樹脂中的良好分散，確保產(chǎn)品有較好的除味效果。
3、本發(fā)明中主要助劑均為綠色環(huán)保助劑，安全無毒。
4、本發(fā)明的制備過程及工藝簡單、成本低，避免了化學改性帶來的放熱過程與副產(chǎn)物污染，在3D打印領域具有非常樂觀的應用前景。
具體實施方式：
實施例1
按質(zhì)量分數(shù)，采用PLA70份、增塑劑A 15份、增塑劑B 3份、除味母粒15份、熱塑性彈性體5份、相容劑1份、增韌劑10份、抗氧劑1份、潤滑劑1份，通過以下配方和步驟制備的除味PLA材料具有較高的柔韌性和較好的除味效果，同時具有一定的強度和硬度，能夠用于柔軟性和除味效果要求較高的立體模型上。具體制備步驟如下：
1、將70份PLA、5份熱塑性彈性體、15份除味母粒按比例調(diào)配，并放入干燥料斗內(nèi)以90-100℃的溫度干燥2小時以上，使原料含水量降至0.2%-0.5%；
2、將干燥后的PLA、熱塑性彈性體、除味母粒與15份增塑劑A、3份增塑劑B、1份相容劑、10份增韌劑、1份抗氧劑、1份潤滑劑按比例調(diào)配，放入高速攪拌機中充分攪拌混合30分鐘；
3、將混合好的物料加入行星螺桿擠出機中進行擠出造粒，其中行星螺桿螺桿擠出機從加料口到機頭各區(qū)的料筒溫度依次為：一區(qū)180℃、二區(qū)200℃、三區(qū)220℃、四區(qū)200℃；
4、將步驟3制得的顆粒加入到錐形螺桿擠出機中進擠出拉絲，控制拉絲的直徑為1.75mm或3mm；其中錐形螺桿擠出機從加料口到機頭各區(qū)的料筒溫度依次為：一區(qū)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)200℃、四區(qū)190℃；
5、所述絲材通過水槽冷卻后進入卷線機收卷為成品。
實施例2
按質(zhì)量分數(shù)，采用PLA70份、增塑劑A 5份、增塑劑B 10份、除味母粒20份、熱塑性彈性體15份、相容劑1份、增韌劑10份、抗氧劑1份、潤滑劑1份，通過以下配方和步驟制備的除味PLA材料具有較高的彈性和較好的除味效果，同時具有較高的強度，能夠用于彈性和除味效果要求較高的立體模型上。具體制備步驟如下：
1、將70份PLA、5份熱塑性彈性體、20份除味母粒按比例調(diào)配，并放入干燥料斗內(nèi)以90-100℃的溫度干燥2小時以上，使原料含水量降至0.2%-0.5%；
2、將干燥后的PLA、熱塑性彈性體、除味母粒與15份增塑劑A、3份增塑劑B、1份相容劑、10份增韌劑、1份抗氧劑、1份潤滑劑按比例調(diào)配，放入高速攪拌機中充分攪拌混合30分鐘；
3、將混合好的物料加入行星螺桿擠出機中進行擠出造粒，其中行星螺桿螺桿擠出機從加料口到機頭各區(qū)的料筒溫度依次為：一區(qū)180℃、二區(qū)200℃、三區(qū)220℃、四區(qū)200℃；
4、將步驟3制得的顆粒加入到錐形螺桿擠出機中進擠出拉絲，控制拉絲的直徑為1.75mm或3mm；其中錐形螺桿擠出機從加料口到機頭各區(qū)的料筒溫度依次為：一區(qū)170℃、二區(qū)190℃、三區(qū)200℃、四區(qū)190℃；
5、所述絲材通過水槽冷卻后進入卷線機收卷為成品。
盡管本發(fā)明是參照具體實施例來描述，但這種描述并不意味著對本發(fā)明構成限制。參照本發(fā)明的描述，所公開的實施例的其他變化，對于本領域技術人員都是可以預料的，這種變化應屬于所屬權利要求所限定的范圍內(nèi)。