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三元复合可降解合金材料及其制备方法

文献发布时间：2023-06-19 12:18:04

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域技术，尤其是指一种三元复合可降解合金材料及其制备方法。

背景技术

3D打印（3DP）即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

目前，用于3D打印的材料以PETG为主要原料再配合其它辅助材料制得，这种3D打印材料打印性能较差，翘曲性高，打印成型后的制品抗冲击性能低，不能满足使用的需要。因此，有必要研究一种方案以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种三元复合可降解合金材料及其制备方法，其能有效解决现有之3D打印材料打印性能差、抗冲击性能低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 18-22份，PETG 55-65份，TPU 18-22份，抗氧剂 0.4-0.6份，润滑剂 0.4-0.6份。

一种三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料；

（2）将PPC、PETG与TPU分别按68-72℃、78-82℃和88-92℃干燥3.5-4.5小时后放入高速混料机混合4-6分钟；

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合4-6分钟后取出；

（4）将步骤（3）混合后的材料加入单螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度分别设定为：一段190℃，二段215℃，三段235℃，四段230℃，连接220℃，模嘴215℃，再经过水冷、风干、牵引后收卷所得三元复合可降解合金材料。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

采用本发明配方及方法制备得到三元复合可降解合金材料，使得PPC 、PETG 和TPU三种主要原料有机结合在一起，其打印性能优异，热变形温度高，降低了打印时的翘曲性，加入TPU材料后打印成型的制品抗冲击性能高，并且本合金材料的可降解性能也得到了提高。

具体实施方式

本发明揭示了一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 18-22份，PETG 55-65份，TPU 18-22份，抗氧剂 0.4-0.6份，润滑剂 0.4-0.6份。PPC为聚碳酸亚丙酯，PETG为非结晶型共聚脂，TPU为聚氨脂。

本发明还公开了一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按68-72℃、78-82℃和88-92℃干燥3.5-4.5小时后放入高速混料机混合4-6分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合4-6分钟后取出。

下面以多个实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 20份，PETG 60份，TPU 20份，抗氧剂 0.5份，润滑剂 0.5份。

一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按70℃、80℃和90℃干燥4小时后放入高速混料机混合5分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合5分钟后取出。

实施例2：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 18份，PETG 55份，TPU 21份，抗氧剂 0.6份，润滑剂 0.45份。

一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按68℃、78℃和88℃干燥3小时后放入高速混料机混合4.5分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合5.5分钟后取出。

实施例3：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 21份，PETG 64份，TPU 22份，抗氧剂 0.4份，润滑剂 0.6份。

一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按71℃、82℃和91℃干燥3.5小时后放入高速混料机混合4分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合6分钟后取出。

实施例4：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 22份，PETG 58份，TPU 18份，抗氧剂 0.45份，润滑剂 0.52份。

一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按69℃、79℃和92℃干燥4.5小时后放入高速混料机混合4.5分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合4.5分钟后取出。

实施例5：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 19份，PETG 62份，TPU 20份，抗氧剂 0.55份，润滑剂 0.53份。

一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按72℃、81℃和89℃干燥3小时后放入高速混料机混合6分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合4分钟后取出。

实施例6：

一种三元复合可降解合金材料，包括有以下重量份原料：PPC 21份，PETG 63份，TPU 19份，抗氧剂 0.48份，润滑剂 0.51份。

一种前述三元复合可降解合金材料的制备方法，包括有以下步骤：

（1）将按比例称取上述各原料。

（2）将PPC、PETG与TPU分别按69℃、80℃和90℃干燥4小时后放入高速混料机混合4分钟。

（3）将抗氧剂与润滑剂放入高速混料机混合5分钟后取出。

对比例1：

以PETG为主要原料，不含有TPU，并按照普通做法，先搅拌后在熔融挤出。

下面对上述各个实施例和对比例进行各项性能的测试，测试结果如下表所示：

热变形温度测试时，采用热变形温度测定仪，执行标准为：ISO/GB 75-2/T1634，测试条件为：应力0.45MPa/变形量0.341。

弯曲强度测试时，采用万能拉力试验机，执行标准为：ISO/GB 178/T9341，测试条件为：国标试条。

弯曲模量测试时，采用万能拉力试验机，执行标准为：ISO/GB 178/T9341，测试条件为：国标试条。

拉伸强度测试时，采用万能拉力试验机，执行标准为：ISO/GB 527-2/T1040。

冲击强度测试时，采用悬臂梁冲击试验机，执行标准为：ISO/GB 180/1A/T1843，测试条件为：国标宽8厚4缺口冲击条。

从上表可见，本发明制备得到的三元复合可降解合金材料打印性能优异，热变形温度高，降低了打印时的翘曲性，加入TPU材料后打印成型的制品抗冲击性能高，并且本材料的可降解性能也得到了提高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

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该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
专利发明人：简宽容;
专利申请人：湖南以祥科技有限公司;