临界熔融协同多糖制备高精度3D打印淀粉基墨水的方法

本发明涉及绿色印刷材料的，特别是涉及一种利用临界熔融协同多糖来提高精度的高适印性淀粉基3d打印墨水制备方法。

背景技术：

1、在3d打印技术的快速发展中，打印精度直接影响到最终产品的性能和应用效果。传统的3d打印材料多为塑料、金属等，然而这些材料在某些应用场景中存在成本高、环境影响大等问题。因此，开发新型环保材料成为研究的热点之一。淀粉作为一种天然高分子材料，具有良好的成型性和生物降解特性，适合用于3d打印。但天然淀粉基墨水存在挤出困难、成型效果差、稳定性差等问题，因此选择合适的添加剂以提高其流动性和打印精度尤为关键。

2、中国发明专利申请cn117297074a公开了一种基于木薯淀粉的3d打印材料的制备方法，首先通过高压微射流得到木薯淀粉悬浊液，再加入蛋白、脂肪酸和多糖搅拌均匀，进行超声处理得到预处理物料，对其进行加热，使得淀粉完全糊化后装入3d打印机物料筒中，凝胶冷却后进行3d打印。该技术虽然大幅度提高了打印精度，但通过高压微射流、超声和完全糊化处理制备物料，具有操作繁琐和耗能的缺点，同时蛋白容易发生结构破坏等变性现象，引起过敏，对部分人群不适用。

3、中国发明专利申请cn117106337a公开了一种适用于高适印性淀粉基3d打印墨水的制备方法，先将玉米淀粉溶于二甲基亚砜加热至完全糊化，加入甲基丙烯酸酐和三乙胺；再在无水乙醇中沉淀，去离子水洗涤、冷冻干燥，得到甲基丙烯酸化淀粉；将甲基丙烯酸化淀粉、高直链玉米淀粉和普通淀粉按比例糊化混合均匀，得到淀粉基墨水。该技术使淀粉完全糊化再添加化学试剂进行交联，虽然凝胶强度得到提高，但存在耗能的缺点和安全性风险，不适合广泛使用，因此本发明采用的节能、绿色的方式制备打印墨水将更满足市场的需求。

技术实现思路

1、本发明的首要目的在于提供一种能够利用临界熔融协同多糖提高3d打印产品精度，并赋予产品功能性、满足个性化需求的淀粉基3d打印墨水原料制备方法。

2、本发明目的通过如下技术方案实现：

3、临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，包括以下步骤：

4、1)将半乳甘露聚糖加入蒸馏水中，加热搅拌至完全溶解，冷却至室温；

5、2)加入淀粉，于室温下搅拌均匀；所述半乳甘露聚糖用量为淀粉干基重量的0.5～2％；

6、3)将步骤2)所得产物于淀粉临界糊化温度to加热搅拌30～45min，熔融后得到高精度3d打印淀粉基墨水。

7、为进一步实现本发明目的，优选地，所述半乳甘露聚糖为槐豆胶、塔拉胶和瓜尔胶的一种或多种。

8、优选地，步骤1)中，所述的加热的温度为45～80℃。

9、优选地，步骤1)中，所述的搅拌速度为400～600rpm，搅拌的时间为30～60min。

10、优选地，步骤1)中，所述蒸馏水的加入量为淀粉干基质量的4～5倍。

11、优选地，步骤2)中，所述搅拌均匀是在400～600rpm转速下磁力搅拌20～40min。

12、优选地，步骤2)中，所述淀粉为芭蕉芋淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或多种。

13、优选地，步骤3)中，淀粉临界糊化温度to由dsc测定获得；所述的搅拌速度为400～600rpm。

14、优选地，将步骤3)所得高精度3d打印淀粉基墨水置入3d打印注射器中，自然冷却，排除气泡，调整打印参数后进行打印，获得高精度的淀粉基3d打印产品。

15、优选地，所述的打印参数中打印温度设置为淀粉临界糊化温度to，喷嘴直径为0.6～1mm，打印速率为25～45mm/s。

16、本发明得到的产品为无异味的3d打印白色固体产品。3d打印精度达95％以上。

17、本发明使用的原料为淀粉，包括芭蕉芋淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉等各种已商业化的淀粉。原料中的半乳甘露聚糖为市场上常见的食品添加剂。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

19、1)本发明使用的原料为天然淀粉和常见食品添加剂，安全无毒，已广泛运用于食品加工生产，生产成本低，在3d打印领域具有广泛的应用前景。

20、2)相比加热到糊化温度以上制备淀粉基墨水的技术，本发明使用能耗低的淀粉临界糊化温度to作为加热温度，糊化时被浸出的直链淀粉之间容易形成更多的三维凝胶网络结构，使凝胶粘弹性增强，并且在to时还存在较多晶体结构，显著改善了凝胶硬度，形成了稳定性高、凝胶强度高的淀粉凝胶。

21、3)本发明得到的产品功能性质易控制，通过调节半乳甘露聚糖的添加量，可得到不同质构、流变特性或3d打印精度的产品，以此满足不同需求。

22、4)本发明具有高效率、高适印性、低成本等特点，且制备过程中未使用具有毒性、污染性的原料，条件温和，绿色安全。由于添加了半乳甘露聚糖，赋予了产品功能性。

23、5)本发明技术简单，易实现自动化生产。

技术特征：

1.临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：所述半乳甘露聚糖为槐豆胶、塔拉胶和瓜尔胶的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：步骤1)中，所述的加热的温度为45～80℃。

4.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：步骤1)中，所述的搅拌的速度为400～600rpm，搅拌的时间为30～60min。

5.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：步骤1)中，所述蒸馏水的加入量为淀粉干基质量的4～5倍。

6.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：步骤2)中，所述搅拌均匀是在400～600rpm转速下磁力搅拌20～40min。

7.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：步骤2)中，所述淀粉为芭蕉芋淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：步骤3)中，淀粉临界糊化温度to由dsc测定获得；所述的搅拌速度为400～600rpm。

9.根据权利要求1所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：将步骤3)所得高精度3d打印淀粉基墨水置入3d打印注射器中，自然冷却，排除气泡，调整打印参数后进行打印，获得高精度的淀粉基3d打印产品。

10.根据权利要求9所述的临界熔融协同多糖制备高精度3d打印淀粉基墨水的方法，其特征在于：所述的打印参数中打印温度设置为淀粉临界糊化温度to，喷嘴直径为0.6～1mm，打印速率为25～45mm/s。

技术总结
本发明公开了临界熔融协同多糖制备高精度3D打印淀粉基墨水的方法。该制备方法将半乳甘露聚糖缓慢加入蒸馏水中，并于45～80℃下搅拌30～60min使其完全溶解，冷却至室温；加入淀粉，于室温下搅拌均匀；所得产物于淀粉临界糊化温度T<subgt;O</subgt;加热搅拌30～45min，得到适用于高精度3D打印的淀粉基墨水，然后置入3D打印注射器中，自然冷却，排除气泡，调整打印参数后进行打印，获得高精度的淀粉基3D打印产品。本发明以淀粉为原料，半乳甘露聚糖为辅料，采用物理手段极大提高了淀粉基3D打印产品的精度，条件安全、绿色温和，赋予产品功能性，满足个性化需求。

技术研发人员：高群玉,黄暄
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14