一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材及其制备方法，包括由如下组分组成：聚乙烯醇60～90份、增塑剂10～40份、抗氧化剂0.1～1份、热稳定剂0.1～5份，流动性调节剂0.5～2份，熔体粘结增强剂0.1～1份。其制备工艺：1)将聚乙烯醇、增塑剂加入混合机中，混合搅拌后置于烘箱中；2)将混合物、抗氧化剂、热稳定剂、流动性调节剂、熔体粘结增强剂加入混合机中搅拌均匀；3)将混合物干燥后加入造粒机中挤出造粒，经共混、拉条、风冷、切粒得到聚乙烯醇改性粒料；4)将粒料经3D打印耗材挤出成丝并收卷。本发明专利技术有效的解决了粘结不佳的问题，提高了可支撑性，提高水溶速度的同时降低了对水溶温度的要求。

A water soluble 3D printing support material for polyvinyl alcohol and its preparation method

The invention discloses a polyvinyl alcohol water soluble 3D printing supplies support and a preparation method thereof, comprising the following components: 60 to 90 portions of polyvinyl alcohol, plasticizer 10 - 40, 0.1 - 1, antioxidant, heat stabilizer 0.1 ~ 5, 0.5 ~ 2 flow regulator, melt adhesive 0.1 ~ 1 enhancer. The preparation process: 1) polyvinyl alcohol, plasticizer mixer, mixing and stirring in the oven; 2) the mixture, antioxidant, heat stabilizer, flow regulator, melt adhesive strengthening agent added to the mixture evenly in the mixing machine; 3) the mixture is dried after adding extrusion granulator granulation. By blending, brace, cooling, cutting of the PVA modified pellet; 4) the pellets by 3D printing supplies and extruded as a filament winding. The invention effectively solves the problem of poor bonding, improves the support, improves the water solubility and reduces the demand for the water solution temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材及其制备方法
本专利技术涉及3D打印耗材
，尤其涉及一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术又被称作为增材制造技术，是快速成型技术的一种，它以数字模型文件为基础，运用粉末金属或塑料等可粘结的材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。20世纪末期，计算机技术和材料技术的高速发展促进了3D打印技术在制造业中异军突起。随着材料科学的飞速发展，快速成型技术正在各行各业有不断的发展，目前3D打印已广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗用品、电子电器、艺术设计、日常用品等领域。目前采用FDM技术的设备是市面上使用最多的3D打印设备，在全球已安装的快速成型系统中约占30％。FDM技术使用的材料以热塑性树脂为主，包括ABS、PLA、PA、PC等，根据需要的不同可以选择不同的耗材。在打印物件时，打印机质量和耗材品质同时决定了制品的性能。同时，当打印的模型有向外悬垂的结构，角度比较大或者距离比较远时需要打印支撑来辅助模型的完成。FDM工艺常用的支撑材料有可剥离型支撑材料和水溶性支撑材料。可剥离型支撑材料是指在完成模型之后，支撑可以通过物理剥离的方式从模型上去除，其具有剥离方式的简单的优势，但存在难去除，以及容易对模型表观性能和模型细节造成破坏的缺点；相较于可剥离型支撑材料，水溶性支撑材料是采用化学去除支撑的方式，利用材料的水溶性，容易去除，并且可最大程度地保护成型零件微小特征，提高成型零件的表面质量，为一体成型的装配件提供了独特的解决方案。但目前国外的可溶性支撑材料品种少、价格高，而国内的相关产品品质低，所以开发和研究FDM可溶性支撑材料对扩大FDM技术的应用范围具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材及其制备方法的技术方案，通过对聚乙烯醇的改性，获得可以熔融加工的聚乙烯醇材料，该材料通过3D打印耗材生产设备可批量生产得到标准尺寸的耗材；同时，该耗材满足3D打印工艺对支撑耗材熔体流动性、可支撑性、力学强度、可水溶性的要求。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于包括由如下重量份的组分组成：聚乙烯醇60～90份、增塑剂10～40份、抗氧化剂0.1～1份、热稳定剂0.1～5份，流动性调节剂0.5～2份，熔体粘结增强剂0.1～1份。优选的，聚乙烯醇为PVA-0388，PVA-0588，PVA-1788，PVA-2088中的一种或一种以上的混合物。进一步，聚乙烯醇的聚合度为300～2400，醇解度为80mol％～95mol％。优选的，增塑剂为聚乙二醇、丙三醇、己二酸二辛酯、葵二酸二辛酯中的一种或一种以上的混合物。优选的，抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或一种以上的混合物。优选的，热稳定剂为氢氧化镁、硬脂酸铅、辛基氧化锡中的一种或一种以上的混合物。优选的，流动性调节剂为亚乙基双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、微晶蜡中的一种或一种以上的混合物。优选的，熔体粘结增强剂为萜烯树脂、松香树脂、石油树脂的一种或一种以上的混合物。如上述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)按照配方，将聚乙烯醇、增塑剂加入混合机中，混合机转速为500～2000r/min的条件下混合5～8min，得到混合物料；然后将物料置于60℃烘箱中至增塑剂完全吸收；2)按照配方将步骤(1)中得到的混合物、抗氧化剂、热稳定剂、流动性调节剂、熔体粘结增强剂加入混合机中，在混合机转速为500～3000r/min的条件下混合5～10min，得到混合物料；3)将步骤(2)中得到的混合物干燥后加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出机温度控制在160～200℃，螺杆转速60～100r/min，经共混、拉条、风冷、切粒得到聚乙烯醇改性粒料；4)将步骤(3)制备得到的粒料经3D打印耗材单螺杆挤出设备挤出制备成丝并收卷，挤出温度控制为160～200℃。进一步，步骤4)中的单螺杆基础设备挤出制备成丝中丝料直径为1.75±0.05mm或3±0.05mm。本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：1、本专利技术得到的改性聚乙烯醇可以完全实现熔融加工，解决了聚乙烯醇热加工过程中降解变黄出现酸味的问题；2、本专利技术针对FDM打印耗材生产的特点，通过配方调节和工艺参数调整，可连续批量生产高精度的3D打印支撑耗材(1.75±0.05mm或3.00±0.05mm)；3、本专利技术针对FDM支撑耗材的要求，通过添加增塑剂和流动性调节剂，有效提高了支撑耗材的可打印性；4、本专利技术针对FDM支撑耗材与打印耗材粘结不佳的问题，通过添加熔体粘结增强剂，有效的解决了粘结不佳的问题，提高了可支撑性；5、本专利技术针对目前FDM水溶性支撑耗材水溶速度慢的问题，通过配方各组分的协调，提高水溶速度的同时降低了对水溶温度的要求(可常温水溶)。具体实施方式本专利技术一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，包括由如下重量份的组分组成：聚乙烯醇60～90份、增塑剂10～40份、抗氧化剂0.1～1份、热稳定剂0.1～5份，流动性调节剂0.5～2份，熔体粘结增强剂0.1～1份。优选的，聚乙烯醇为PVA-0388，PVA-0588，PVA-1788，PVA-2088中的一种或一种以上的混合物。聚乙烯醇的聚合度为300～2400，醇解度为80mol％～95mol％。优选的，增塑剂为聚乙二醇、丙三醇、己二酸二辛酯、葵二酸二辛酯中的一种或一种以上的混合物。优选的，抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或一种以上的混合物。优选的，热稳定剂为氢氧化镁、硬脂酸铅、辛基氧化锡中的一种或一种以上的混合物。优选的，流动性调节剂为亚乙基双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、微晶蜡中的一种或一种以上的混合物。优选的，熔体粘结增强剂为萜烯树脂、松香树脂、石油树脂的一种或一种以上的混合物。如上述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材的制备方法，包括如下步骤：1)按照配方，将聚乙烯醇、增塑剂加入混合机中，混合机转速为500～2000r/min的条件下混合5～8min，得到混合物料；然后将物料置于60℃烘箱中至增塑剂完全吸收；2)按照配方将步骤(1)中得到的混合物、抗氧化剂、热稳定剂、流动性调节剂、熔体粘结增强剂加入混合机中，在混合机转速为500～3000r/min的条件下混合5～10min，得到混合物料；3)将步骤(2)中得到的混合物干燥后加入双螺杆挤出机中共混挤出，挤出机温度控制在160～200℃，螺杆转速60～100r/min，经共混、拉条、风冷、切粒得到聚乙烯醇改性粒料；4)将步骤(3)制备得到的粒料经3D打印耗材单螺杆挤出设备挤出制备成丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于包括由如下重量份的组分组成：聚乙烯醇60～90份、增塑剂10～40份、抗氧化剂0.1～1份、热稳定剂0.1～5份，流动性调节剂0.5～2份，熔体粘结增强剂0.1～1份。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于包括由如下重量份的组分组成：聚乙烯醇60～90份、增塑剂10～40份、抗氧化剂0.1～1份、热稳定剂0.1～5份，流动性调节剂0.5～2份，熔体粘结增强剂0.1～1份。2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于：所述聚乙烯醇为PVA-0388，PVA-0588，PVA-1788，PVA-2088中的一种或一种以上的混合物。3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为300～2400，醇解度为80mol％～95mol％。4.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于：所述增塑剂为聚乙二醇、丙三醇、己二酸二辛酯、葵二酸二辛酯中的一种或一种以上的混合物。5.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于：所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇脂、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或一种以上的混合物。6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇水溶性3D打印支撑耗材，其特征在于：所述热稳定剂为氢氧化镁、硬脂酸铅、辛基氧化锡中的一种或一种以上的混合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴文剑，钱欣，金泽枫，
申请(专利权)人：浙江闪铸三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33