本发明属于3d打印，更具体地，涉及一种3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法。
背景技术：
1、3d打印又称为增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆积材料，最终形成三维立体实物的一个加工过程。在众多3d打印技术中，熔融沉积成型技术具有原材料易于获得、成本低等特点，被广泛应用于3d打印过程。聚乳酸是熔融沉积成型常用的打印耗材，具有绿色可再生，易于生物降解等优点，是一种绿色的石油衍生聚合物替代品。然而，聚乳酸本身存在的抗冲击能力差、韧性低、脆性高等问题，使其应用受到限制。
2、纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。从天然纤维中提取的纳米纤维素具有机械性能优异、比表面积大、结晶度高及稳定性好等性质，将其添加到聚乳酸中可以显著提高材料的综合性能。目前，制备聚乳酸基纳米纤维素复合材料的途径主要有熔融共混法和溶液混合法。熔融共混法操作简单，但是由于纳米纤维素分子间的氢键作用，纳米纤维素易发生团聚，与聚乳酸基体发生相分离，不能达到理想的分散效果。溶液混合法是将纳米纤维素和聚乳酸分散在溶剂中，经过搅拌或者超声波处理将纳米纤维素均匀分散于聚乳酸中，具有操作简便、分散效果良好的特点；但该过程中常以二氯甲烷及氯仿等作为溶剂，这些溶剂挥发性强、毒性大、易与空气形成爆炸性混合物，且用量大、回收率低。
技术实现思路
1、为了克服溶液混合法制备纳米纤维素/聚乳酸复合材料所带来的溶剂用量大、回收困难、危险性高等缺点，本发明提供了一种3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)利用硫酸水解法从天然纤维中提取得到纤维素纳米晶，备用；
5、天然纤维选自棉花、秸秆、玉米芯中的一种或几种；
6、纤维素纳米晶的直径为30～50nm，长度为100～150nm；
7、(2)对聚乳酸进行干燥处理，备用；
8、优选干燥处理的条件为：60℃、12h；
9、(3)将步骤(1)所得纤维素纳米晶分散于溶剂中，所得分散液经细胞粉碎仪处理，得到纳米纤维素悬浮液；将步骤(2)准备好的聚乳酸加入纳米纤维素悬浮液中，在80～95℃下搅拌1～4h，随后自然冷却6～12h，结晶析出，进行固液分离去除溶剂，去离子水洗涤，得到纳米纤维素/聚乳酸复合材料；
10、基于纤维素纳米晶和聚乳酸的总质量，纤维素纳米晶的占比为0.5～2％、聚乳酸的占比为98～99.5％；
11、溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种；纤维素纳米晶分散于溶剂中所得分散液的固含量为0.5～3mg/ml；
12、优选细胞粉碎仪处理的时间为5～10min；
13、优选固液分离的方式为：真空抽滤或离心分离；
14、(4)将步骤(3)所得纳米纤维素/聚乳酸复合材料进行干燥处理，再经熔融挤出成型，得到3d打印线材；
15、具体干燥处理的操作为：先将纳米纤维素/聚乳酸复合材料置于烘箱内，60～80℃干燥处理12～24h，再置于真空干燥箱内，40～60℃真空干燥12～24h；
16、优选熔融挤出成型时，螺杆挤出机的加工温度为160～190℃，螺杆转速为5～50rpm。
17、所得3d打印线材的直径为1.75±0.05mm。
18、本发明的有益效果是：
19、本发明中纤维素纳米晶通过溶剂共混均匀地分散于聚乳酸中，该共混过程为：常温下聚乳酸的不良溶剂不能完全溶解聚乳酸；通过升温聚乳酸分子链解缠，完全溶解于其不良溶剂中；在降温过程中，聚乳酸分子链重新缠绕包覆纤维素纳米晶并从其不良溶剂中结晶析出。纳米纤维素/聚乳酸复合材料与溶剂形成两相，在后续抽滤或离心操作能将有机溶剂进行回收再利用，能提高溶剂的回收利用率，降低生产成本，减少对环境的污染。
20、同时，聚乳酸的不良溶剂的沸点较高，与低沸点有机溶剂(二氯甲烷、氯仿)相比安全性更高。在聚乳酸降温析出过程中纤维素纳米均匀的分布于其中，减少了纤维素纳米晶因团聚现象而引起打印机喷头的磨损和堵塞的风险，保证打印的流畅性。
1.一种3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，天然纤维选自棉花、秸秆、玉米芯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，基于纤维素纳米晶和聚乳酸的总质量，纤维素纳米晶的占比为0.5～2％、聚乳酸的占比为98～99.5％。
4.如权利要求1所述的3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，纤维素纳米晶分散于溶剂中所得分散液的固含量为0.5～3mg/ml。
5.如权利要求1所述的3d打印纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，熔融挤出成型时，螺杆挤出机的加工温度为160～190℃，螺杆转速为5～50rpm。
