本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印中的淀粉基改性复合材料。
背景技术：
三维快速成型技术是现在制造技术中较为热门的技术，是一种叠层制造技术，其原理是通过向物品分层添加材料创造实物。其通过离散获得堆积的路径、限制和方式，通过堆积材料叠加形成三维实体，与计算机系统结合，以提高快速成型效率和精度，与传统的去除成型形成鲜明的对照，其工艺流程主要包括三维模型构造、近似处理、切片处理、截面加工、截面叠加、后处理等。
其中3DP工艺采用三维立体成型，通过喷头用粘结剂将零件的截面打印在材料粉末上面，或者将成型树脂一层一层喷出，分别固化粘结成型，其成型过程是将各个二维截面重叠粘结成为一个三维实体，该方法具有速度快的有点，适合制造各种复杂形状的零部件，并且无污染。
不同的快速成型技术对成型材料有不同的要求，但是快速精确成型是对三维打印材料的要求，成型材料很大程度上决定了快速成型技术的成败，但是现在常用的三维快速成型材料存在以下缺陷：(1)材料中含有大量难以降解的组分，对环境造成压力；(2)材料的成本较高，对小型企业来说，生产成本压力较高；(3)粉末材料的流动性较差，会出现在模具中积料的现象，不但影响打印效率，而且会造成产品表面不光滑的现象，影响打印成型产品的质量；(4)材料成型固化较慢，影响打印效率和打印精度。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种用于3D打印中的淀粉基改性复合材料，本发明通过调整材料的配方和使用了水基粘结溶液，使整个复合材料易于粘结，提高了成型速度，并且对淀粉材料进行改性，提高了材料成型稳定性和力学性能，并且该材料是一种生物降解改性复合材料，提高了材料的降解性能，是一种环境友好型材料。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于3D打印中的淀粉基改性复合材料，其包括基础粉末材料和水基粘结溶液，所述基础粉末材料包括：
所述水基粘结溶液包括：
其中，所述改性淀粉的制备方法：将水、改性剂、淀粉混合均匀，用氢氧化钠调节pH至碱性环境，在45℃下反应10h，反应结束，收集淀粉固体；然后在固体中加入醇和催化剂，在60-90℃下回流45h，反应结束后收集固体，然后干燥，得到改性淀粉；
所述改性淀粉过200-400目筛，所述木纤维粉碎后过200目筛，所述木纤维在氯化锂和二甲基甲酰胺混合溶液中浸泡40min，浸泡温度为30-40℃，浸泡后干燥。
进一步优选地，所述改性剂包括以下中的一种或几种：过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物。
进一步优选地，所述醇包括以下中的一种或几种：甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇。
进一步优选地，所述催化剂包括以下中的一种或几种：浓硫酸、浓盐酸、浓磷酸、高氯酸。
进一步优选地，所述无机填料包括：硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、气相二氧化硅。
进一步优选地，所述溶剂包括以下中的一种或几种：蒸馏水、甲醇、乙醇、丙醇。
本发明的有益效果是:
本发明涉及一种用于3D打印中的淀粉基改性复合材料，本发明通过调整材料的配方和使用了水基粘结溶液，使整个复合材料易于粘结，提高了成型速度，并且对淀粉材料进行改性，提高了材料成型稳定性和力学性能，并且该材料是一种生物降解改性复合材料，提高了材料的降解性能，是一种环境友好型材料。
淀粉基复合粉末具有可降解、成本低的优点；本发明使用水基粘结溶液作为粘结材料，水基粘结溶液组分污染小、并且与淀粉基粉末材料之间易于粘结，能够提高材料的固化速度，满足三维快速成型的需要。
在本发明的材料配方中，选用的填料能够很好的增强淀粉基复合粉末的流动性，提高材料的流动性，材料平滑通过模具，不会出现积料现象，提高了打印效率，并且提高了打印产品表面的光滑度，提高打印产品的精度。
在本发明中，将整个淀粉基复合粉末的粒度控制在200-400目，而且主要粉末组分的粒径也严格控制，在上述粒度范围内，淀粉基复合粉末与粘结溶液作用后，成型的产品抗压强度高，提高了三维快速成型复合粉末材料成型产品的质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
实施例1中公开了一种改性材料，其配方如表1中所示。
表1实施例1中的配方表
在实施例1中，上述改性淀粉的制备方法：将水、改性剂、淀粉混合均匀，用氢氧化钠调节pH至碱性环境，在45℃下反应10h，反应结束，收集淀粉固体；然后在固体中加入醇和催化剂，在60-90℃下回流45h，反应结束后收集固体，然后干燥，得到改性淀粉，备用。
上述改性淀粉过200-400目筛，上述木纤维粉碎后过200目筛，上述木纤维在氯化锂和二甲基甲酰胺混合溶液中浸泡40min，浸泡温度为30-40℃，浸泡后干燥。
具体的，上述改性剂可以是：过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物。
上述醇可以选择：甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇。
上述催化剂可以选择：浓硫酸、浓盐酸、浓磷酸、高氯酸。
上述无机填料可以选择：硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、气相二氧化硅。
上述溶剂可以选择：蒸馏水、甲醇、乙醇、丙醇。
实施例2
实施例2中的材料配方，如表2中所示。
表2实施例2中的配方表
实施例3
实施例3中的材料配方，如表3中所示。
表3实施例3中的配方表
实施例2-3中的淀粉改性方法同实施例1，其它组分的选择也同实施例1。
对比例
对比例以实施例1对比，使用未改性的淀粉，对比例的配方表如表4中所示。
表4对比例中的配方表
上述材料中粉末的成分和比例对三维打印成型的强度、精度、表面质量都有着重要影响，因为粉末成分配方是一个多元体系，除了各组成成分和含量的主要效应之外，还存在各个因素之间的交互影响，因此，粉末配方是一个多因素的问题，每个粉末组分的粒径以及粒度都能够影响着成型产品的质量。
性能测试
按照表1-4中的配方，配置4组复合粉末，每组粉末混合充分并且干燥，过200目筛，然后对上述的四组复合粉末分别进行三维打印成型试验，获得成型产品。
分别称量上述四组成型产品的重量，并且对四组成型产品的X、Y、Z三个方向上的尺寸进行测量，计算出成型产品尺寸的相对变形量和密度。测量X、Y、Z方向上的抗压强度，四组产品在X方向上抗压强度最强，Z方向上抗压强度最小。
在3D成型过程中，Y方向为辊轮移动方向，容易形成错层和阶梯状缺陷，成型件在Y方向上的强度要比X方向上小；Z方向为层堆积方向，强度最小，并且Z方向上受到材料性能的影响最大，因此，评价一种材料的好坏，其制备的成型件在Z方向上的强度最关键，因此，在本测试实施例中，仅仅对成型件Z方向上的抗压强度进行测量即可。
然后再对上述四组成型产品的表面质量进行评价，可以根据表面平整光滑程度、分辨率、表面有无颗粒感、有无气孔、裂纹或者表面剥落作为成型产品表面评价的依据，平切将表面质量分为1-10个取值，其中10的表面质量最好。
上述测试结果如表5中所示。
表5测试结果表
由表5中的结果可以看出，实施例1中制备的成型产品的表面质量评价最好，因此，在实施例1作为最佳实施例。
对淀粉材料进行改性，提高了材料成型稳定性和力学性能，并且该材料是一种生物降解改性复合材料，提高了材料的降解性能，是一种环境友好型材料。
淀粉基复合粉末具有可降解、成本低的优点；本发明使用水基粘结溶液作为粘结材料，水基粘结溶液组分污染小、并且与淀粉基粉末材料之间易于粘结，能够提高材料的固化速度，满足三维快速成型的需要。
在上述实施例的材料配方中，选用的填料能够很好的增强淀粉基复合粉末的流动性，提高材料的流动性，材料平滑通过模具，不会出现积料现象，提高了打印效率，并且提高了打印产品表面的光滑度，提高打印产品的精度。
将整个淀粉基复合粉末的粒度控制在200-400目，而且主要粉末组分的粒径也严格控制，在上述粒度范围内，淀粉基复合粉末与粘结溶液作用后，成型的产品抗压强度高，提高了三维快速成型复合粉末材料成型产品的质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。