一种易着色的3D打印用聚乳酸材料及其染色工艺

摘要

本发明涉及一种易着色的3D打印用聚乳酸材料及其染色工艺，各种原材料的质量百分数配比为，右旋聚乳酸PDLA：26‑30%，左旋聚乳酸PLLA：74‑70%。合成工艺为，1）、按规定的比例将右旋聚乳酸和左旋聚乳酸在加热釜内加热至220℃，并搅拌使其均匀混合，保温60min；2）、用塑化挤出机挤出线材或颗粒，塑化挤出机加热圈的温度控制在205±5℃。技术效果是，在确保其环保无毒的环境友好性的同时，提高了材料的上染率，经3D 打印得到的模型具有更丰富的色彩和明亮的光泽，能更好的满足3D打印技术的实际需求。

权利要求

1.一种易着色的3D打印用聚乳酸材料，其特征在于：各种原材料的质量百分数配比为，右旋聚乳酸PDLA： 28%，左旋聚乳酸PLLA： 72%。

2.如权利要求1所述的一种易着色的3D打印用聚乳酸材料的合成工艺，其特征在于：合成工艺包括，

1）、按规定的比例将右旋聚乳酸和左旋聚乳酸在加热釜内加热至220℃，并搅拌使其均匀混合，保温60min；

2）、用塑化挤出机挤出线材，塑化挤出机加热圈的温度控制在205±5℃。

3.权利要求1所述的一种易着色的3D打印用聚乳酸材料的染色工艺，其特征在于：染色工艺包括，

1）、染浴升温至40℃，加入分散稳定剂Setamol BL 1g/L，柔软剂Palatex PC 1g/L，处理5min ；

2）、加入染料，用醋酸调节pH值为5.3±0.2；

3）、染浴以3 4℃/min升温至80℃，再以1 2℃/min升温至110℃，保温染色30min；

~ ~

4)、还原净洗，适当的还原净洗可以洗去材料上的浮色，还有助于染色牢固的提高，染色完成后逐步降温，在60±2℃时进行还原净洗，加入保险粉1g/L、非离子洗涤剂2g/L、纯碱

2g/L，清洗时间为14±1min。

说明书

一种易着色的3D打印用聚乳酸材料及其染色工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种3D打印用聚乳酸材料及其染色工艺，特别涉及

[0002] 一种易着色的3D打印用聚乳酸材料及其染色工艺。

背景技术

[0003] 3D打印技术被誉为推动第三次工业革命的重要载体，深受社会各界广泛关注。随着技术的不断发展，3D打印技术在艺术设计、文化创意等方面也有着广泛的应用。这就要求打印材料在具有一定力学性能的同时还要具有丰富的色彩和明亮的光泽。3D打印材料通常为塑料、金属、陶瓷、树脂等材料。其中聚乳酸（PLA）采用天然玉米提取物为原料，在自然环境下可百分之百的实现降解, 是真正的环保无毒的新型材料，是公认的环境友好材料。目前国产聚乳酸材料还存在一些问题，如颜色不够丰富，光泽较差，材料刚度较差，收缩率较高等，由于以上种种，目前许多3D打印用聚乳酸材料还需要进口。

发明内容

[0004] 鉴于国内现有技术存在的问题，本发明提供一种易着色3D打印用聚乳酸材料及其染色工艺，由于聚乳酸本身是透明材料，能调色做出丰富颜色，如白，黑，灰，红，绿，黄，蓝，橙，紫，粉红，透明等，为了能使聚乳酸易于染色，并且染色后色彩鲜艳，富有光泽，必须对聚左旋乳酸进行改性，不添加其他有机物，只通过添加聚右旋乳酸，达到提高材料上染率，使改性后的聚乳酸材料具有一定力学性能的同时还要具有丰富的色彩和明亮的光泽，使聚乳酸材料更加适用于3D打印，并且保持其原有的环境友好性，具体技术方案是，一种易着色的3D打印用聚乳酸材料，其特征在于：各种原材料的质量百分数配比为，右旋聚乳酸PDLA： 
26-30%，左旋聚乳酸PLLA：74-70%。

[0005] 合成工艺包括，1）、按规定的比例将右旋聚乳酸和左旋聚乳酸在加热釜内加热至220℃，并搅拌使其均匀混合，保温60min；2）、用塑化挤出机挤出线材或颗粒，塑化挤出机加热圈的温度控制在205±5℃。

[0006] 染色工艺包括，1）、染浴升温至40℃，加入分散稳定剂Setamol BL 1g/L，柔软剂Palatex PC 1g/L，处理5min ；2）、加入染料，用醋酸调节pH值为5.3±0.2；3）、染浴以3 4~℃/min升温至80℃，再以1 2℃/min升温至110℃，保温染色30min；4)、还原净洗，适当的还~
原净洗可以洗去材料上的浮色，还有助于染色牢固的提高，染色完成后逐步降温，在60±2℃时进行还原净洗，加入保险粉1g/L、非离子洗涤剂2g/L、纯碱2g/L，清洗时间为14±1min。

[0007] 本发明的技术效果是，在确保其环保无毒的环境友好性的同时，提高了材料的上染率，经3D 打印得到的模型具有更丰富的色彩和明亮的光泽，能更好的满足3D打印技术的实际需求。

具体实施方式

[0008] 下面根据具体实例进一步说明，

[0009] 实例1、

[0010] 材料配比（质量百分比）：右旋聚乳酸（PDLA）26%为，左旋聚乳酸（PLLA）为74%，按照合成工艺操作生成改性聚乳酸材料，

[0011] 1）、按规定的比例将右旋聚乳酸和左旋聚乳酸在加热釜内加热至220℃，并搅拌使其均匀混合，保温60min；

[0012] 2）、用塑化挤出机挤出线材或颗粒，塑化挤出机加热圈的温度控制在205±5℃。

[0013] 再按照染色工艺操作完成上色，

[0014] 1）、染浴升温至40℃，加入分散稳定剂Setamol BL 1g/L，柔软剂Palatex PC 1g/L，处理5min ；

[0015] 2）、加入染料，用醋酸调节pH值为5.3±0.2；

[0016] 3）、染浴以3 4℃/min升温至80℃，再以1 2℃/min升温至110℃，保温染色30min；~ ~

[0017] 4)、还原净洗，适当的还原净洗可以洗去材料上的浮色，还有助于染色牢固的提高，染色完成后逐步降温，在60±2℃时进行还原净洗，加入保险粉1g/L、非离子洗涤剂2g/L、纯碱2g/L，清洗时间为14±1min。

[0018] 改性前后聚乳酸材料的上染率对照表

[0019]序号 染料名称 改性前上染率（%） 改性后上染率（%） 改性后提高率（%）
1 C. I. 红202 82.3 96.5 17.3
2 C. I. 橙30 80.1 92.8 15.9
3 C. I. 紫43 79.6 92.0 15.6
4 C. I. 蓝14 68.5 82.9 21.0

[0020] 实例2

[0021] 材料配比（质量百分比）：右旋聚乳酸（PDLA），28%左旋聚乳酸（PLLA）72%，按照合成工艺操作生成改性聚乳酸材料，再按照染色工艺操作完成上色。

[0022] 改性前后聚乳酸材料的上染率对照表

[0023]序号 染料名称 改性前上染率（%） 改性后上染率（%） 改性后提高率（%）
1 C. I. 红202 82.3 97.6 18.6
2 C. I. 橙30 80.1 93.8 17.1
3 C. I. 紫43 79.6 92.3 16.0
4 C. I. 蓝14 68.5 85.2 24.4

[0024] 实例3、

[0025] 材料配比（质量百分比）：右旋聚乳酸（PDLA）， 30%左旋聚乳酸（PLLA）70%，按照合成工艺操作生成改性聚乳酸材料，再按照染色工艺操作完成上色。

[0026] 改性前后聚乳酸材料的上染率对照表

[0027]序号 染料名称 改性前上染率（%） 改性后上染率（%） 改性后提高率（%）
1 C. I. 红202 82.3 94.9 15.3
2 C. I. 橙30 80.1 92.9 16.0
3 C. I. 紫43 79.6 91.3 14.7
4 C. I. 蓝14 68.5 83.5 21.9

[0028] 改性后的聚乳酸材料，在确保其环保无毒的环境友好性的同时，提高了材料的上染率，经3D 打印得到的模型具有更丰富的色彩和明亮的光泽，能更好的满足3D打印技术的实际需求。

[0029] 改性原理：聚乳酸由于单体乳酸的旋光性不同，生成的聚乳酸可以分为三类：聚右旋乳酸（PDLA），聚左旋乳酸（PLLA）和聚外消旋乳酸（PDLLA）。其中聚左旋乳酸（PLLA）是分子结构为等规立构，具有很强结晶性的聚合物，有较好的拉伸强度等力学性能，但是由于其结构紧密，导致材料较脆，不易于染色，染色效果较差。而聚外消旋乳酸（PDLLA）是无定形非晶态聚合物，易于染色，且染色效果较好，脆性也有所改善，但其拉伸强度等力学性能较差。将一定比例的聚右旋乳酸聚和左旋乳酸混合后进行支化反应，使其产物达到一定的结晶度，使聚乳酸材料不仅易于染色，具染色后有丰富的色彩和明亮的光泽，同时还能具备相应的力学性能。