本發(fā)明屬于一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材及其制備方法。

背景技術：

目前PLA、ABS是融沉積快速成型技術(FDM)應用最常用的高分子材料。隨著FDM 3D打印技術的普及，研究人員開發(fā)出越來越多的3D打印線材，如PC、PA、PEEK、PVA、HIPS、PETG、PCL、線材，這些線材的出現(xiàn)，滿足了FDM 3D打印應用領域的不同需求。但是，這些線材所用的原料都是直接來源于石油化工，加重了日益枯竭的石油資源消耗。

近年來，紙塑鋁復合包裝(利樂包)的消費量逐漸上升，廢棄的紙塑鋁包裝在城市固廢中占了越來越大的比例。我國每年的利樂包使用量已經(jīng)超過1000億個，而回收利用率還不到20%。目前常用的紙塑鋁復合包裝回收技術有分離回收技術和直接再生技術。分離回收技術所產(chǎn)生的紙漿、回收PE(利樂包回收PE)和鋁粉如何實現(xiàn)高值化利用，本發(fā)明將廢棄的飲料、牛奶等紙塑鋁包裝盒經(jīng)分離后的低密度聚乙烯(簡稱利樂包回收PE)，是促進利樂包回收再利用的重要難題。

將利樂包回收PE應用于FDM 3D打印領域，既可以提高利樂包回收PE的價值，又可以豐富3D打印線材品種。因此，開發(fā)利樂包回收PE線材，具有經(jīng)濟和社會雙重效應。

利樂包回收PE直接制作成3D打印線材由于其太柔軟、粘結性差，無法順利的進行FDM 3D打印。因此，需要采用高分子共混原理，對其進行改性。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述背景和問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材及其制備方法。本發(fā)明采用廢棄的飲料、牛奶等紙塑鋁包裝盒經(jīng)分離后的低密度聚乙烯(簡稱利樂包回收PE)與聚乳酸(PLA)共混制備適用于3D打印的高分子線材，本發(fā)明能夠實現(xiàn)高分子材料的綠色循環(huán)再利用，拓寬利樂包回收PE的應用范圍，同時提供新穎的3D打印線材。

本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

所述一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其重量百分比配方如下：

利樂包回收PE 50-94

PLA 3-42

相容劑 0.1-8

含氟加工助劑 0.01-2

白油 0.01-2

優(yōu)選配方為：

利樂包回收PE 60-83

PLA 10-35

相容劑 2-5

含氟加工助劑 0.5-2

白油 0.5-2

所述一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其制備方法如下：

A.將利樂包回收PE和PLA分別置于真空干燥箱中干燥；

B.按照重量百分比配方，稱取干燥后的利樂包回收PE、PLA、相容劑、含氟加工助劑、白油；

C.將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速1000-6000 rpm，高速攪拌5-30min；

D.將混合均勻的利樂包回收PE、PLA、相容劑、含氟加工助劑、白油加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為10-200rpm；從螺桿擠出的原料經(jīng)冷卻送入切粒機中切割成顆粒，干燥備用；

E.將步驟D中獲得的顆粒放入螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為10-200rpm；模口擠出的利樂包回收PE/PLA線材分別經(jīng)過第一冷卻水槽和第二冷卻水槽進行冷卻，得到擠出線材；

F.使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到利樂包回收PE/PLA線材，卷線機所連接的牽引機的頻率為5-40Hz。

所述的利樂包回收PE是廢棄的飲料、牛奶等紙塑鋁包裝盒經(jīng)分離后的低密度聚乙烯，優(yōu)選福建省漳州市陸海環(huán)保產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的利樂包回收PE。

所述的PLA結構類型為左旋聚乳酸（PLLA）、右旋聚乳酸（PDLA）和消旋聚乳酸（PDLLA）中的一種或多種，優(yōu)選左旋聚乳酸（PLLA）。

所述的相容劑至少有一種選自聚乙烯接枝馬來酸酐(PE-g-MAH)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(PE-g-GMA)、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐(POE-g-MAH)或乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(POE-g-GMA)。

所述的含氟加工助劑至少有一種選自美國Dynamar FX-5924含氟加工助劑、葳易化工有限公司P990含氟加工助劑。

所述的擠出機為單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、三螺桿擠出機中的一種。

所述的第一冷卻水槽水溫為40℃-90℃；第二冷卻水槽為0℃冰水混合物。

所述利樂包回收PE/PLA線材應用于3D打印領域。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用廢棄的飲料、牛奶等紙塑鋁包裝盒經(jīng)分離后的低密度聚乙烯(簡稱利樂包回收PE)與聚乳酸(PLA)共混制備適用于3D打印的高分子線材，本發(fā)明能夠實現(xiàn)高分子材料的綠色循環(huán)再利用，拓寬利樂包回收PE的應用范圍，同時提供新穎的3D打印線材。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利樂包回收PE/PLA線材圖。

圖2為本發(fā)明的利樂包回收PE/PLA的打印制品圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例子對本發(fā)明做進一步詳細說明，但不應將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下實例。以下實例的利樂包回收PE選自福建省漳州市陸海環(huán)保產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的利樂包回收PE；含氟加工助劑選自美國Dynamar FX-5924含氟加工助劑或葳易化工有限公司P990含氟加工助劑。

實施例1

一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其特征在于：

(1)重量百分比配方如下：

利樂包回收PE 70

PLA 27

PE-g-MAH 2

P990 0.5

白油 0.5

(2)制備方法：

A.將利樂包回收PE和PLA分別置于真空干燥箱中干燥；

B.按照重量百分比配方，稱取干燥后的利樂包回收PE、PLA、PE-g-MAH、P990、白油；

C.將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速2000 rpm，高速攪拌20min；

D.將混合均勻的利樂包回收PE、PLA、PE-g-MAH、P990、白油加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為70rpm；從螺桿擠出的原料經(jīng)冷卻送入切粒機中切割成顆粒，干燥備用；

E.將步驟D中獲得的顆粒放入螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為60rpm；模口擠出的利樂包回收PE/PLA線材分別經(jīng)過第一冷卻水槽和第二冷卻水槽進行冷卻，得到擠出線材；

F.使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到利樂包回收PE/PLA線材，產(chǎn)品如圖1所示，卷線機所連接的牽引機的頻率為10Hz。

G.將F步驟中得到的1.75±0.05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度200℃，打印過程流暢，制品無翹曲現(xiàn)象，產(chǎn)品如圖2所示，尺寸穩(wěn)定，外觀美觀。

實施例2

一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其特征在于：

(1)重量百分比配方如下：

利樂包回收PE 80

PLA 13

POE-g-GMA 5

FX-5924 1

白油 1

(2)制備方法：

A.將利樂包回收PE和PLA分別置于真空干燥箱中干燥；

B.按照重量百分比配方，稱取干燥后的利樂包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油；

C.將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速1000-6000 rpm，高速攪拌5-30min；

D.將混合均勻的利樂包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為150rpm；從螺桿擠出的原料經(jīng)冷卻送入切粒機中切割成顆粒，干燥備用；

E.將步驟D中獲得的顆粒放入螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為70rpm；?？跀D出的利樂包回收PE/PLA線材分別經(jīng)過第一冷卻水槽和第二冷卻水槽進行冷卻，得到擠出線材；

F.使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到利樂包回收PE/PLA線材，卷線機所連接的牽引機的頻率為35Hz。

G.將F步驟中得到的1.75±0.05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度190℃，打印過程流暢，制品無翹曲現(xiàn)象，尺寸穩(wěn)定，外觀美觀。

實施例3

一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其特征在于：

(1)重量百分比配方如下：

利樂包回收PE 60

PLA 34.5

PE-g-GMA 3

P990 1.5

白油 1

(2)制備方法：

A.將利樂包回收PE和PLA分別置于真空干燥箱中干燥；

B.按照重量百分比配方，稱取干燥后的利樂包回收PE、PLA、PE-g-GMA、P990、白油；

C.將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速3000 rpm，高速攪拌30min；

D.將混合均勻的利樂包回收PE、PLA、PE-g-GMA、P990、白油加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為110rpm；從螺桿擠出的原料經(jīng)冷卻送入切粒機中切割成顆粒，干燥備用；

E.將步驟D中獲得的顆粒放入螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為90rpm；模口擠出的利樂包回收PE/PLA線材分別經(jīng)過第一冷卻水槽和第二冷卻水槽進行冷卻，得到擠出線材；

F.使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到利樂包回收PE/PLA線材，卷線機所連接的牽引機的頻率為15Hz。

G.將F步驟中得到的1.75±0.05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度195℃，打印過程流暢，制品無翹曲現(xiàn)象，尺寸穩(wěn)定，外觀美觀。

實施例4

一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其特征在于：

(1)重量百分比配方如下：

利樂包回收PE 75

PLA 20

POE-g-MAH 3

P990 0.8

白油 1.2

(2)制備方法：

A.將利樂包回收PE和PLA分別置于真空干燥箱中干燥；

B.按照重量百分比配方，稱取干燥后的利樂包回收PE、PLA、POE-g-MAH、P990、白油；

C.將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速4000 rpm，高速攪拌25min；

D.將混合均勻的利樂包回收PE、PLA、POE-g-MAH、P990、白油加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為100rpm；從螺桿擠出的原料經(jīng)冷卻送入切粒機中切割成顆粒，干燥備用；

E.將步驟D中獲得的顆粒放入螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為65rpm；模口擠出的利樂包回收PE/PLA線材分別經(jīng)過第一冷卻水槽和第二冷卻水槽進行冷卻，得到擠出線材；

F.使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到利樂包回收PE/PLA線材，卷線機所連接的牽引機的頻率為25Hz。

G.將F步驟中得到的1.75±0.05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度210℃，打印過程流暢，制品無翹曲現(xiàn)象，尺寸穩(wěn)定，外觀美觀。

實施例5

一種用于3D打印的利樂包回收PE/PLA線材，其特征在于：

(1)重量百分比配方如下：

利樂包回收PE 66

PLA 29

POE-g-GMA 3.5

FX-5924 0.75

白油 0.75

(2)制備方法：

A.將利樂包回收PE和PLA分別置于真空干燥箱中干燥；

B.按照重量百分比配方，稱取干燥后的利樂包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油；

C.將稱取后的各組分置于高速捏合機中，保持轉速5000 rpm，高速攪拌10min；

D.將混合均勻的利樂包回收PE、PLA、POE-g-GMA、FX-5924、白油加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為95rpm；從螺桿擠出的原料經(jīng)冷卻送入切粒機中切割成顆粒，干燥備用；

E.將步驟D中獲得的顆粒放入螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機溫度為150-210℃，轉速為50rpm；?？跀D出的利樂包回收PE/PLA線材分別經(jīng)過第一冷卻水槽和第二冷卻水槽進行冷卻，得到擠出線材；

F.使用卷線機將經(jīng)過水冷的擠出線材卷成捆，得到利樂包回收PE/PLA線材，卷線機所連接的牽引機的頻率為20Hz。

G.將F步驟中得到的1.75±0.05mm的擠出線材進行3D打印測試，打印溫度220℃，打印過程流暢，制品無翹曲現(xiàn)象，尺寸穩(wěn)定，外觀美觀。

上述的具體實施方式是對本發(fā)明申請的進一步詳細說明，但本發(fā)明權利要求保護的范圍并不局限于實施方式中所描述的范圍，凡采用同效變形等的技術方案，均落在本發(fā)明權利要求的保護范圍。