本发明提供一种用于3D打印的生物质木塑复合材料，其特征在于，该复合材料的组分及各组分的质量份数如下：PLA30-60份；UHMWPE6-10份；木粉、竹粉或稻壳粉10-40份；纸浆10-20份；相容剂1-4份；偶联剂1-3份；空心微珠5-10份；润滑剂1-3份；抗氧剂0.5-2份；增韧剂1-3份。该复合材料低碳环保，可百分百循环回收再利用，具有木材的天然亲近感、打印时会产生天然木质芳香气味、尺寸稳定性好、不堵孔、不翘曲、加工条件要求低，且制品具有较好的物理机械性能以及耐酸碱、防虫蛀、抗紫外性能力强等耐候性。
1.一种用于3D打印的生物质木塑复合材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
1) 将木粉、竹粉或稻壳粉放入到微波干燥机内以80℃-100℃的温度干燥1小时以上，使其含水量降至3%以下，所述的木粉、竹粉或稻壳粉的粒径为200目以上；
2）将干燥得到的木粉、竹粉或稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合5-10分钟，得到混合物；
3）将步骤2) 中得到的混合物与PLA、UHMWPE、相容剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入到双锥式混合机中混合20-30分钟至分散均匀，得到预混料，所述的PLA为熔融指数为5的聚乳酸；
4）将混合均匀的预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃~180℃、二区180℃~200℃、三区
5）将步骤4) 制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为1.75mm或3mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃~170℃、二区180℃~200℃、三区170℃~200℃、四区160℃~170℃；
6) 所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品；
其中，该复合材料的组分及各组分的质量份数如下：PLA 30-60份；UHMWPE 6-10份；木粉、竹粉或稻壳粉10-40份；纸浆10-20份；相容剂1-4份；偶联剂1-3份；空心微珠5-10份；润滑剂1-3份；抗氧剂0.5-2份；增韧剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物质木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的UHMWPE是粘均分子量高于200万的超高分子量聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物质木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的空心微珠的粒径为1000目以上。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物质木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的纸浆的粒径为200目以上。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印的生物质木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝PLA相容剂；所述的偶联剂为铝酸酯、钛酸酯中的一种；
所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸锌中的两种或多种的混合物；所述的抗氧剂为复合抗氧剂，由抗氧剂1010和抗氧剂215复配组成；所述的增韧剂为聚（已二酸-丁二酸）丁二醇共聚酯。
一种用于3D打印的生物质木塑复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种3D打印耗材，具体为一种生物质木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 3D打印技术出现至今已有20多年历史，该技术基于离散-堆积原理，是一种先进的增材制造技术。目前现有的3D打印耗材主要是单一的PLA、ABS、PVA等材料，但以上材料均存在着自身的局限性，PLA材料的成本较高、材料在55℃以上就容易变形，易堵塞设备喷嘴；ABS材料对温度和剪切速率较敏感，在加工过程中气味重、易变形且耐候性差；而PVA水溶性材料主要用于打印支撑型材料，用量少，且PVA分解时会产生有毒气体。总之，目前市场上广泛使用的3D打印耗材具有价格高、能耗高、加工条件要求复杂苛刻、难成型、易断料等缺点。
[0003] 因此，需要寻找一种3D打印耗材，其不仅价格低廉，绿色低碳环保、尺寸稳定性好、强度高、具有加工过程中不堵孔、不断丝、无翘曲变形等优点，并且所生产的制品具有较好的物理机械性能和耐候性。
发明内容
[0004] 针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种价格低廉，低碳环保，可百分百循环回收再利用，具有木材的天然亲近感、打印时会产生天然木质芳香气味、尺寸稳定性好、不堵孔、不翘曲、加工条件要求低，且制品具有较好的物理机械性能以及耐酸碱、防虫蛀、抗紫外性能力强等耐候性的3D打印耗材及其制备方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种用于3D打印的生物质木塑复合材料，其特征在于，该复合材料的组分及各组分的质量份数如下：PLA 30-60份； UHMWPE 6-10份；纸浆10-20份；木粉、竹粉或稻壳粉10-40份；相容剂1-4份；偶联剂1-3份；空心微珠5-10份；润滑剂1-3份；抗氧剂0.5-2份；增韧剂1-3份。
[0007] 进一步，所述的PLA为熔融指数为5的聚乳酸。
[0008] 进一步，所述的UHMWPE是粘均分子量高于200万的超高分子量聚乙烯。
[0009] 进一步，所述的木粉、竹粉或稻壳粉的粒径为200目以上。
[0010] 进一步，所述的空心微珠的粒径为1000目以上。
[0011] 进一步，所述的纸浆的粒径为200目以上。
[0012] 进一步，所述的相容剂为马来酸酐接枝PLA相容剂；所述的偶联剂为铝酸酯、钛酸酯中的一种；所述的润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物、硬脂酸、硬脂酸锌中的两种或多种的混合物；所述的抗氧剂为复合抗氧剂，复合抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂215复配组成；所述的增韧剂为聚（已二酸-丁二酸）丁二醇共聚酯。
[0013] 本发明还提供了一种用于3D打印的生物质木塑复合材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：
[0014] 1) 将木粉、竹粉或稻壳粉放入到微波干燥机内以80℃-100℃的温度干燥1小时以上，使其含水量降至3%以下；
[0015] 2）将干燥得到的木粉、竹粉或稻壳粉与纸浆、空心微珠、偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合5-10分钟，得到混合物；
[0016] 3）将步骤2) 中得到的混合物与PLA、UHMWPE、相容剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂加入到双锥式混合机中混合20-30分钟至分散均匀，得到预混料；
[0017] 4）将混合均匀的预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃~180℃、二区180℃~200℃、三区170℃~230℃、四区160℃~190℃；
[0018] 5）将步骤4) 制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为1.75mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区150℃~170℃、二区180℃~200℃、三区170℃~200℃、四区160℃~170℃；
[0019] 6) 所述丝材通过水槽冷却后进入卷线机收卷成成品。
[0020] 本发明的有益效果：本发明的用于3D打印的生物质木塑复合材料及其制备方法具有以下优点：
[0021] 1) 组分中加入木粉、竹粉或稻壳粉，使得制品具有木材的特点，即具有木材的香味，可钉、可钻、可刨，可上漆；
[0022] 2) 组分中加入UHMWPE，其具有极强的自润滑性和熔体流动性，使得制品的3D打印过程顺畅进行，不会堵住打印设备的喷嘴，提高了设备的工作效率和制品的合格率；此外，UHMWPE具有优异的耐磨性，打印的制品抗耐磨性能好，不易划伤；
[0023] 3) 组分中加入纸浆，该原料来源广，易回收，易降解，因此成本低廉；且长径比大，可以显著提高产品的尺寸稳定性和力学性能；
[0024] 4) 复合材料制备过程中，根据不同组分的物理性能，分两次选择不同的混合设备进行混合，有利于木粉和无机物的表面活化，提高材料的界面相容性；
[0025] 5) 采用行星螺杆造粒机进行物料的挤出造粒，在行星螺杆造粒机中物料的分散更均匀，塑化更充分，从而能够获得均一的颗粒状原料。
具体实施方式
[0026] 实施例一
[0027] 按质量份数称取40份250目的木粉，放入到微波干燥机内以90℃的温度干燥1.5小时，使其含水量降至3%；将干燥得到的40份木粉、15份纸浆、5份1000目的空心微珠、3份钛酸酯偶联剂加入到高速混合机中进行活化处理，充分混合10分钟，得到混合物；将上述混合物、熔融指数为5的PLA、粘均分子量为210万的UHMWPE、3份马来酸酐接枝PLA相容剂、2份聚乙烯蜡和乙撑双硬脂酸酰胺混合的润滑剂、1份由抗氧剂1010和抗氧剂215复配组成的复合抗氧剂和1份聚（已二酸-丁二酸）丁二醇共聚酯增韧剂加入到双锥式混合机中混合30分钟至分散均匀，得到预混料；将混合均匀的预混料加入到行星螺杆造粒机中进行挤出造粒，其中行星螺杆造粒机从加料口到机头各区的机筒加热温度依次为：一区170℃、二区190℃、三区200℃、四区180℃；将上述制得的颗粒料加入到锥形双螺杆挤出机中进行挤出拉丝，控制丝材的直径为1.75mm；其中锥形双螺杆挤出机从加料口到机头各区的机筒
