本发明涉及3d打印聚酯材料技术领域，具体涉及一种用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料及其制备方法。
背景技术：
3d打印是一种不需要模具、不需要机加工即可完成产品制造的生产方法，随着3d打印的成型周期短、个性化设计等优势慢慢体现，在各个行业的应用也越来越多。但是打印材料的种类限制了3d打印在各个领域的应用，其中，3d打印在发光字上的应用就是一个典型案例，3d打印发光字是一种采用3d打印方式制造发光字、宣传灯饰的新方法，因3d打印本身具有个性化设计、时效、便捷等优势，3d打印发光字的外观效果惊艳、造型可随设计随意变化，在广告字、宣传灯饰等方面的应用越来越广，一台设备即可完成传统工艺的切割、焊接、拼接等工序。但目前实际应用的发展很大程度受限于材料的使用，目前使用的材料多偏于pla材料，该材料打印效果优良，可塑性强，但是材料本身力学性能及耐热性能差，材料脆性大，打印制品容易折断，材料耐温只有在50℃左右，长时间及户外使用存在变形、破碎风险。而部分耐高温材料，比如遮光的abs等，材料耐温高，但材料并不完全适用于3d打印，打印效果差，出现制品开裂、翘曲变形等问题，造成不能使用问题，另外，因炭黑具有更强的遮光效果，一般遮光材料均为黑色，限制了产品的应用范围。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料及其制备方法，用以解决现有技术中的3d打印力学性能及耐热性差的问题。
本发明一方面提供了一种用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将基体树脂放置于干燥箱中在80-110℃干燥3-5h；
(2)将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；
(3)加入扩散油和偶联剂，在室温下高速混合5-8min；
(4)加入增韧剂、无机填料、遮光剂、抗氧剂、润滑剂、抗uv剂，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；
(5)将步骤(4)混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；
(6)将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；
(7)将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
进一步的，所述基体树脂为聚酯类基体树脂，具体为petg、pctg、pct中的一种或几种。
进一步的，所述扩散油为白油，所述偶联剂为硅烷类偶联剂，具体为kh560和/或kh550。
进一步的，所述增韧剂为包含缩水甘油酯官能团的马来酸酐接枝聚合物。
进一步的，所述无机填料为纳米填料，具体为表面改性的蒙脱土，蒙脱土表面改性所用的表面改进助剂为十四烷基三丁基季鏻盐、十六烷基三甲基季铵盐、十六烷基三苯基季鏻盐中的一种或几种。
进一步的，所述遮光剂为金红石型钛白粉，其中，二氧化钛的含量≥95％，目数≥10000目。
进一步的，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂为烷基多酚抗氧剂、硫代双酚抗氧剂或胺类抗氧剂，辅助抗氧剂为硫代酯类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步的，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或蒙旦酸酯。
进一步的，所述抗uv剂剂为uv-531、uv-p、uv-326和uv-327中的一种或几种。
另一方面提供一种用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料，包括如下重量份组分：基体树脂520-570份、扩散油1-2份、偶联剂0.5-1份、增韧剂0-8份、无机填料30-80份、遮光剂350-450份、抗氧剂3-4份、润滑剂1-2份、抗uv剂0.5-2份。
采用上述本发明技术方案的有益效果是：
本发明方法制备的用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料具有良好的力学性能及耐热性能，具有较好的抗翘曲及遮光性能，具体如下：
选用petg、pctg、pct聚酯，具有较普通打印材料更高的热变形温度，较普通的打印材料的热变形温度提高15-20℃，较单纯的petg提高5-10℃，提高了材料的使用温度和耐温性能；
选用蒙脱土来解决聚酯材料在增材制造中的翘曲变形问题，蒙脱土的表面改性剂，与基材有较好的相容性，同时提高材料的刚性，降低了材料的热释放速度，保证了材料在打印的过程中的翘曲变形问题。
添加钛白粉，钛白粉与蒙脱土相互协调，为材料提供较为均衡的机械性能，在能够达到遮光的同时，减少不必要的热能损耗。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
将petg400份，pctg100份，pct20份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入增韧剂4份、蒙脱土30份、遮光剂450份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂0.5份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例2
将petg400份，pctg100份，pct40份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入增韧剂4份、蒙脱土30份、遮光剂430份、主抗氧剂2份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂1份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例3
将petg300份，pctg200份，pct50份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入增韧剂6份、蒙脱土50份、遮光剂400份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂0.5份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例4
将petg290份，pctg200份，pct70份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入增韧剂8份、蒙脱土80份、遮光剂360份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂0.5份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例5
将petg310份，pctg150份，pct100份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入增韧剂8份、蒙脱土80份、遮光剂360份、主抗氧剂2份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂1份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例6
将petg250份，pctg250份，pct60份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入增韧剂6份、蒙脱土60份、遮光剂380份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂1份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例7
将petg350份，pctg70份，pct100份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入蒙脱土30份、遮光剂450份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂1份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
实施例8
将petg400份，pctg70份，pct100份，分别放置于干燥箱中干燥4h，使得其含水率低于0.2％，其中，petg、pctg的干燥温度为80℃，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入蒙脱土80份、遮光剂350份、主抗氧剂2份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份、抗uv剂0.5份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
对比例1
将petg600份，pctg400份，分别放置于干燥箱中80℃干燥4h，使得其含水率低于0.2％，pct的干燥温度为110℃；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入蒙脱土60份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、润滑剂2份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
对比例2
将petg580份放置于干燥箱中80℃干燥4h，使得其含水率低于0.2％；将干燥后的基体树脂投入高速混合机中搅拌混合，在室温下低速混合1-2min；加入扩散油1份和偶联剂0.5份，在室温下高速混合5-8min；加入遮光剂420份、主抗氧剂1份、辅助抗氧剂2份、抗uv剂0.5份、润滑剂2份，在室温下混合5-10min，使其充分混匀；混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机各区的加工温度为170-190℃、220-245℃、220-245℃、220-245℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、220-240℃、230-250℃、螺杆转速为450～550rpm，喂料速度为12～18rpm，挤出造粒得到粒子；将粒子投入气流烘干机内，在70℃烘干4h；将烘干后的粒子置于单螺杆挤出机中挤出，单螺杆挤出机各区的加工温度为一区210-215℃、二区220-225℃、三区220-225℃、四区220-225℃、机头215-220℃，挤出熔体通过圆形模口后通过风冷冷却，后经热水冷却后风干，热水温度为60-65℃，挤出熔体冷却后在牵引机的牵引作用下制备成直径为1.75mm的线材并进行收卷，得到用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料。
将实施例1-8和对比例1-2得到的聚酯材料在注塑机注塑得到标准测试样条，进行性能测试，测试结果如表一，其中，注塑成型的加工温度为：射嘴240-250℃，各区温度分别为215-230℃，220-235℃，225-240℃，注塑压力为40-60mpa。
表一：
由性能测试结果可知本发明方法制备的用于3d打印的遮光抗翘曲聚酯材料具有良好的力学性能及耐热性能，具有较好的抗翘曲及遮光性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。