本发明涉及聚乳酸材料领域，具体公开了一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料及制备方法。
背景技术：
1、fdm技术是一种使用热塑性塑料为耗材的3d打印技术，3d打印技术又被称为增材制造，常使用的原料包括聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯等。
2、其中，聚乳酸加工性好且可降解，是研究的热点；然而，聚乳酸作为3d打印原料时，存在脆性大、打印不够流畅、表面不够丝滑的问题，现有技术加入tpu（热塑性聚氨酯弹性体橡胶）粒子作为添加剂来增韧聚乳酸，使其具有丝滑效果，但仍存在由于相容性不佳导致的性能下降等问题，限制了其应用；因此，研究一种韧性好、力学性能好、耐热性好、加工性能好且具备丝滑效果的聚乳酸材料及制备方法具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法：包括以下步骤：s1：取乳酸、均苯三酸、异辛酸亚锡、对甲苯磺酸一水合物，反应生成预聚物；将预聚物升温，加入乙二醇双(4-羧苯基)醚、tpu（热塑性聚氨酯弹性体橡胶），减压缩聚，得改性聚乳酸a；
3、s2：取聚乳酸、疏水化木质素、异辛酸亚锡、对甲苯磺酸一水合物，升温搅拌，得改性聚乳酸b；
4、s3：将聚乳酸、改性聚乳酸a、改性聚乳酸b混合，得聚乳酸组合物；取聚己二酸丁二醇酯、tpu、聚乳酸组合物、改性填料、抗氧剂，混合均匀，熔融共混挤出造粒，得聚乳酸材料。
5、较为优化地，预聚物的制备包括以下步骤：取乳酸、均苯三酸、异辛酸亚锡、对甲苯磺酸一水合物，在105~110℃减压条件下加热0.5~1h，升温至130~135℃加热0.5~1h，得预聚物。
6、较为优化地，所述减压缩聚的时间为20~24h。
7、较为优化地，其特征在于：所述改性聚乳酸a包括以下原料，按质量份数计：25~35份乳酸、3~6份均苯三酸、0.1~0.15份异辛酸亚锡、0.02~0.05份对甲苯磺酸一水合物、2~5份乙二醇双(4-羧苯基)醚、2~5份tpu。
8、较为优化地，其特征在于：所述改性聚乳酸b包括以下原料，按质量份数计：30~40份聚乳酸、3~4份疏水化木质素、0.1~0.15份异辛酸亚锡、0.02~0.05份对甲苯磺酸一水合物。
9、较为优化地，所述聚乳酸组合物中，聚乳酸、改性聚乳酸a、改性聚乳酸b质量比为（1~2）:1:1。
10、较为优化地，所述聚乳酸材料包括以下原料，按质量份数计：8~15份聚己二酸丁二醇酯、5~10份tpu、100份聚乳酸组合物、20~25份改性填料、0.1~0.5份抗氧剂。
11、较为优化地，所述改性填料的制备包括以下步骤：取过氧化二苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯、4-乙烯基苄基缩水甘油醚，加热，加入炭基材料，搅拌，过滤、干燥，得改性填料。
12、较为优化地，所述改性填料包括以下原料：0.05~0.08份过氧化二苯甲酰、40~50份甲基丙烯酸甲酯、8~15份4-乙烯基苄基缩水甘油醚、15~25份炭基材料；所述炭基材料包括碳纳米管、石墨烯、碳化硅中的一种或多种。
13、较为优化地，所述炭基材料为碳纳米管。
14、较为优化地，所述疏水化木质素的制备包括以下步骤：取木质素、吡啶，搅拌溶解，加入乙酸酐，搅拌，得混合物，将混合物滴加到冷水中使其沉淀，抽滤、洗涤、干燥，得疏水化木质素。
15、较为优化地，所述疏水化木质素包括以下原料，按质量份数计：1~2份木质素、10~15份吡啶、1~2份乙酸酐。
16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：以聚己二酸丁二醇酯、tpu、聚乳酸组合物、改性填料制备了聚乳酸材料；聚乳酸流动性好且可以自然降解，但作为3d打印材料时，存在耐热性不够、韧性差的缺陷，聚己二酸丁二醇酯与聚乳酸相容性好，加入聚己二酸丁二醇酯共混能提高聚乳酸的韧性，但拉伸强度略有下降、导热性提升不大；因此，又引入tpu，提升聚乳酸的耐热性与拉伸强度，同时使得聚乳酸具有丝滑的效果；
17、为了解决tpu与聚乳酸、聚己二酸丁二醇酯相容性较差的问题并进一步提升聚乳酸材料的韧性、力学性能、耐热性，又制备包括聚乳酸、改性聚乳酸a、改性聚乳酸b的聚乳酸组合物；
18、改性聚乳酸b是聚乳酸与疏水化木质素制备得到的，木质素具有很好的强度，能改善聚乳酸的脆性，但由于表面含有大量的羟基，与聚乳酸相容性差，因此制备乙酰化的疏水化木质素并与聚乳酸复合，得到强度高的改性聚乳酸b；但由于木质素的引入，改性聚乳酸b粘度增大，加工性变差，因此引入改性聚乳酸a；
19、改性聚乳酸a先以乳酸、均苯三酸制备预聚物，由于加入均苯三甲酸，预聚物为多支链的结构，有很好的韧性和流动性，然后加入乙二醇双(4-羧苯基)醚、tpu进行减压缩聚，乙二醇双(4-羧苯基)醚柔性好，提升韧性的同时也可以改善加工性能；此处改性聚乳酸a中引入tpu，不仅增加改性聚乳酸a的耐热性和强度，还能提升聚乳酸与后续步骤中加入的tpu之间的相容性，增强聚乳酸材料的性能和丝滑效果；
20、聚乳酸组合物中按一定比例加入聚乳酸、改性聚乳酸a、改性聚乳酸b，有很好的韧性、力学强度、耐热性、加工性，且与后续步骤中加入的tpu、聚己二酸丁二醇酯有很好的相容性，用作3d打印时有很好的丝滑效果；
21、为了改善无机填料的分散性，使用过氧化二苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯、4-乙烯基苄基缩水甘油醚对其改性，制备改性填料；该改性填料外包覆一层聚甲基丙烯酸甲酯，与聚乳酸相容性好且起到增强作用，有助于耐热性能和力学性能的提升，同时，改性填料表面含有大量环氧基，能提高交联度、提高聚乳酸组合物各组分之间的相容性，进一步改善聚乳酸组合物的性能。
1.一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：取乳酸、均苯三酸、异辛酸亚锡、对甲苯磺酸一水合物，反应生成预聚物；将预聚物升温，加入乙二醇双(4-羧苯基)醚、热塑性聚氨酯弹性体橡胶，减压缩聚，得改性聚乳酸a；
2.根据权利要求1所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述改性聚乳酸a包括以下原料，按质量份数计：25~35份乳酸、3~6份均苯三酸、0.1~0.15份异辛酸亚锡、0.02~0.05份对甲苯磺酸一水合物、2~5份乙二醇双(4-羧苯基)醚、2~5份热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述改性聚乳酸b包括以下原料，按质量份数计：30~40份聚乳酸、3~4份疏水化木质素、0.1~0.15份异辛酸亚锡、0.02~0.05份对甲苯磺酸一水合物。
4.根据权利要求1所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸组合物中，聚乳酸、改性聚乳酸a、改性聚乳酸b质量比为（1~2）:1:1。
5.根据权利要求1所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸材料包括以下原料，按质量份数计：8~15份聚己二酸丁二醇酯、5~10份热塑性聚氨酯弹性体橡胶、100份聚乳酸组合物、20~25份改性填料、0.1~0.5份抗氧剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述改性填料的制备包括以下步骤：取过氧化二苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯、4-乙烯基苄基缩水甘油醚，加热，加入炭基材料，搅拌，过滤、干燥，得改性填料。
7.根据权利要求6所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述改性填料包括以下原料：0.05~0.08份过氧化二苯甲酰、40~50份甲基丙烯酸甲酯、8~15份4-乙烯基苄基缩水甘油醚、15~25份炭基材料；所述炭基材料包括碳纳米管、石墨烯、碳化硅中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述疏水化木质素的制备包括以下步骤：取木质素、吡啶，搅拌溶解，加入乙酸酐，搅拌，得混合物，将混合物滴加到冷水中使其沉淀，抽滤、洗涤、干燥，得疏水化木质素。
9.根据权利要求8所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法，其特征在于：所述疏水化木质素包括以下原料，按质量份数计：1~2份木质素、10~15份吡啶、1~2份乙酸酐。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种基于fdm的具备丝滑效果的聚乳酸材料的制备方法制备得到的聚乳酸材料。
