本發明涉及一種低成本生物可降解的高分子復合材料，主要應用在3D打印領域，特別是涉及一種低成本生物可降解3D打印耗材及其制備方法。
背景技術：
3D打印是一種快速成型技術，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或者塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方法來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。
隨著3D打印技術的日益成熟，打印材料的發展越來越成為推動3D打印前進的關鍵環節。現有的3D打印耗材方面，高分子材料與金屬運用最為廣泛，其中，高分子復合材料以其易于加工、處理簡單、質量相對輕便等方面的優點，在材料應用領域尤為突出。但是，隨著當前社會環境污染問題的日益嚴峻，許多對環境可能造成污染的材料都遭到了淘汰或者限制使用。在高分子材料中，聚乳酸（PLA）以其獨特的生物可降解性及環境友好性，獲得了極大地好評。PLA是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源所提取出的淀粉原料制成。淀粉原料經由發酵過程制成乳酸，再通過化學合成轉換成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，是公認的環境友好材料。
淀粉是一種天然高分子化合物，其來源廣泛，品種繁多，成本低廉，且能在各種自然環境下降解，不會造成任何污染。因此，PLA/淀粉共混材料制備而成的3D打印耗材可以作為一種完成生物可降解材料使用，并降低耗材成本。
本發明所要解決的技術問題在于現有高分子材料制成的3D打印耗材大多數在環境中不可完全降解，對環境會產生污染。利用生物可降解材料聚乳酸（PLA）及淀粉熔融共混制備而成的3D打印耗材，不僅對環境友好，可完全降解，分解成二氧化碳和水，并且結合淀粉來源廣泛，成本低廉等特點，降低了耗材成本。
技術實現要素：
本發明的研究目的在于解決3D打印耗材的研發問題，利用淀粉的廉價性及生物課降解性，結合PLA生物可降解性、環境友好性，利用單螺桿高溫擠出機熔融共混工藝，采用3D打印生產線，制備一種低成本生物可降解的3D打印耗材。
為了實現上述發明的目的，本發明提供以下技術方案：
（1） 原料按重量份數計包括59份至79.9份的生物可降解樹脂、15份至35份的生物可降解填充物、1份至3份的潤滑劑、0.1份至1份的抗氧劑。
(2 ) 將所需要量的生物可降解樹脂、生物可降解填充物、潤滑劑、相容劑和抗氧劑攪拌混合均勻后得到混合料，其中：攪拌速度為800轉/分至2300轉/分，攪拌時間為15s至35s。
(3 )將混合料喂入單螺桿擠出機進行混煉和熔融，在混煉和熔融的過程中，一區的溫度為170℃至180℃，二區的溫度為175℃至185℃，三區的溫度為180℃至185℃，眼模的溫度為180℃至185℃，機夾的溫度為180℃至185℃，機頭的溫度為180℃至190℃。
（4）將經過混煉熔融后經過機頭擠出的料條通過冷卻水槽冷卻，其中，冷卻水的溫度為50℃至60℃。
（5）冷卻后的料條經過牽引機、儲線架、測徑儀，通過調節喂料速度及牽引速度，調節線材直徑，其中，線材直徑為1.73mm至1.77mm。
（6）通過自動收卷機，將直徑調節合格的線材收卷成盤，其中每盤的線材重量為1000g至1030g。
（7）將收卷完成的耗材利用真空塑封機塑封，包裝完成。
本發明的優點在于：本發明所述方法制備的低成本生物可降解3D打印耗材，主體使用材料為PLA與淀粉，其中PLA在環境中可完全降解，對環境無污染，淀粉價格低廉，且具有生物可降解性，在自然環境下可完全降解，不污染環境。利用淀粉填充PLA制成的3D打印耗材具備滿足FDM 3D打印所需耗材的力學性能和機械性能的要求，并且制件在廢棄以后可完全降解，對環境不會產生污染，具有極大的市場前景與發展潛力。
具體實施方式
本發明所闡述的是一種低成本生物可降解3D打印耗材及其制備方法，以下通過具體實施例進一步進行說明，但本發明不僅限于以下實施例。
實施例一
(1)按照以下組分配比配置實驗材料：PLA 4032D 60份，玉米淀粉37份，潤滑劑白油2份，抗氧劑3114 0.5份，抗氧劑168 0.5份。
（2）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合20s，得到混合均勻的實驗料,轉速為1500r/min
（3）將上述混合均勻的實驗料通過單螺桿高溫熔融擠出，其中擠出機的6段溫度依次為170℃、175℃、175℃、175℃、185℃、185℃。
（4）將經過混煉熔融后經過機頭擠出的料條通過冷卻水槽冷卻，其中，冷卻水的溫度為50℃。
（5）冷卻后的料條經過牽引機、儲線架、測徑儀，通過調節喂料速度及牽引速度，調節線材直徑，控制線材直徑為1.75mm。螺桿轉速為11.5Hz,收卷速度為5.6Hz.
（6）通過自動收卷機，將直徑調節合格的線材收卷成盤，其中每盤的線材重量為1000g。
（7）將收卷完成的耗材利用真空塑封機塑封，包裝完成。
實施例二
(1)按照以下組分配比配置實驗材料： PLA 2003D 70份，玉米淀粉28份，潤滑劑白油 1.5份，抗氧劑3114 0.25份，抗氧劑168 0.25份。
（2）將上述實驗原料置于高速混合機中充分混合25s，得到混合均勻的實驗料,轉速為1800r/min
（3）將上述混合均勻的實驗料通過單螺桿高溫熔融擠出，其中擠出機的6段溫度依次為175℃、175℃、175℃、180℃、185℃、190℃。
（4）將經過混煉熔融后經過機頭擠出的料條通過冷卻水槽冷卻，其中，冷卻水的溫度為55℃。
（5）冷卻后的料條經過牽引機、儲線架、測徑儀，通過調節喂料速度及牽引速度，調節線材直徑，控制線材直徑為1.75mm。螺桿轉速為12.6Hz,收卷速度為5.9Hz.
（6）通過自動收卷機，將直徑調節合格的線材收卷成盤，其中每盤的線材重量為1000g。
（7）將收卷完成的耗材利用真空塑封機塑封，包裝完成。