技術領域

本發明屬于一種用于3D打印的PBS/PBC材料及其制備方法。

背景技術

3D打印技術，即增材制造技術，與機器人技術、人工智能技術一起被稱為推動第三次工業革命的關鍵技術。3D打印技術是一種通過逐層增加堆積材料來生成三維實體的快速增材制造技術，它與傳統的減材制造技術相比，具有損耗低、產品制造智能化、精準化和高效的特點。尤其是涉及到復雜形狀的高端制造領域，3D打印技術顯示出了巨大的優越性。

根據打印技術原理以及所適用材料的不同，3Ｄ打印技術可分為激光熔覆成型技術(LCF)、融沉積快速成型技術(FDM)、選擇性激光燒結技術(SLS)、立體光固化技術(SLA)、三維印刷成型(3DP)等。FDM是一種快速、安全、廉價的快速成型工藝，它容易操作，所用設備成本低，工藝簡潔，可用材料種類多，較為廉價且利用率高，適合辦公室環境使用。目前FDM系統在全球已安裝的快速成型系統中約占30%，是目前流行的桌面3D打印機采用的主流技術。

聚乳酸(PLA)是FDM技術是目前應用最廣泛的具有生物降解性和生物相容性的高分子材料，但是PLA用于3D打印時噴頭溫度一般在230℃左右，能耗較高，容易造成操作人員燙傷，不適用于兒童用3D打印機。因此開發既與PLA一樣具有生物降解性和生物相容性，又能較低溫度打印的新型3D打印材料成為研究的熱點。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，也稱聚丁烯琥珀酸酯或聚琥珀酸丁二酯，其熔點為105℃，結晶溫度在61℃左右，相對結晶度為40-60%，是一種具有完全生物降解能力的半結晶性樹脂，具有良好的加工性能。目前，可應用于餐飲用具、日雜用品、農用材料、生物醫用高分子材料、食品藥品包裝材料等方面，但是直接用于3D打印的PBS材料尚未見諸報道。

純的PBS直接應用于3D打印存在熱收縮的問題，再加上PBS主鏈為脂肪族碳氧鏈組成，韌性和拉伸強度有待進一步提高。聚碳酸丁二醇酯(PBC)是一種還未被廣泛研究的新型脂肪族聚酯材料，其結果與聚己內酯(PCL)非常相似。PBC具有很好的力學性能，拉伸強度達到40MPa，斷裂伸長率約為300%，是純PLA的50倍左右。

碳納米管(CNTs)是一種新型的碳材料，具有極大的長徑比。根據組成石墨片層數的不同，CNTs可分為單壁CNTs(SWNT)和多壁CNTs(MWNT)。兩種形態的CNTs都顯示處卓越的力學性能。CNTs的彈性模量超過1TPa，與金剛石的模量相當。其彈性應變約為5%，最高可達12%。由于CNTs螺旋性及直徑的不同，CNTs可以表現出金屬性和半導體性，CNTs以其獨一無二的結構特性、超強的力學性能、獨特的光電性能、比表面積大和優異的吸附性能等特性使其迅速地成為化學、材料科學等領域的一個研究熱點，CNTs在復合材料領域將具有廣泛的應用前景，近年來有許多學者將其與高分子材料進行復合，取得了一些令人矚目的成果。

發明內容

基于上述背景和問題，本發明的目的在于提供一種用于3D打印的PBS/PBC材料及其制備方法。本發明采用兩種全生物降解的樹脂PBS、PBC，CNTs，制備PBS/PBC/CNTs合金材料，該合金材料具有能夠在較低溫度下成型打印、同時具有良好的力學性能。

本發明的上述效果是通過如下技術方案實現的：

本發明所述的一種用于3D打印的PBS/PBC材料，其特征在于：

(1)按照重量百分比配方：

PBS50-97

PBC3-90

增容劑0-10

增強劑0-5

成核劑0.1-2

(2)制備方法：

A.將PBS、PBC分別在80℃、40℃真空干燥箱中干燥12h；

B.按照質量份比配方，稱取干燥后的PBS、PBC、增容劑、增強劑、成核劑；

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

D.將混合均勻的PBS、PBC、增容劑、增強劑、成核劑加入到螺桿擠出機加料口，螺桿擠出機參數為：一區75-130℃，二區90-150℃，三區90-160℃，四區80-150℃，五區100-160℃轉，速為10-150rpm/min；

E.將擠出機模口擠出的PBS/PBC線材分別經過第一水冷槽和第二水冷槽進行冷卻，得到1.75±0.05mm或3±0.05mm的擠出線材；