本发明专利技术公开了一种环保型3D打印用粘土材料，属于3D打印用材料制备技术领域。所述环保型3D打印用粘土材料包括以下质量配比的原料：粘土料：碳酸钙粉末：草木灰：特定合成剂：淀粉合成剂：水＝20‑30：8‑16：6‑10：4‑9：4‑6：10‑25；所述环保型3D打印用粘土材料是经过粘土料制备、碳酸钙粉末制备、草木灰制备、常温粉碎、添加特定合成剂和淀粉合成剂改性、挤压造粒等步骤制备的。本发明专利技术的粘土材料具有较高耐磨强度、冲击强度、抗震强度，塑性好，易成型，精度高等优点，适用于3D打印成型技术，促进了3D打印成型技术的推广应用，具有广阔的市场前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种环保型3D打印用粘土材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，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，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着3D打印技术的发展和应用，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。粘土作为人类应用最早的无机材料之一，具有存量丰富、成本低廉的优点，至今依然是人们生活中应用最多的无机材料，粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制，房屋修建、铺设道路等，还能用于工业，如高分子材料中的填料、废水的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展，各种材料被应用于3D打印，传统材料的使用方法也发生了改变，3D打印技术的出现，同样为粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候，人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末，然后通过直接或间接的方法得到陶瓷产品，但陶瓷粉末的制备方法复杂且成本高昂，严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯体，然后烧结得到陶瓷，但由于工艺、技术的缺陷，成型的陶瓷胚体具有结构简单，尺寸精度差等缺点，严重限制了粘土及其制品在生活中的应用，如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷，完全可以完善并解决上述的缺陷，因此，将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型，高塑性的粘土力学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型，而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差，不利于成型过程中的粘结和挤出，因而，需要对粘土进行改性处理，得到适合用于3D打印技术的粘土材料，是粘土能用于3D打印技术的前提条件。
技术实现思路
本专利技术提供一种环保型3D打印用粘土材料，以解决未经过改性处理的粘土材料学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型等问题，本专利技术的粘土材料具有较高耐磨强度、冲击强度、抗震强度，塑性好，易成型，精度高等优点，适用于3D打印成型技术，促进了3D打印成型技术的推广应用，具有广阔的市场前景。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种环保型3D打印用粘土材料，包括以下质量配比的原料：粘土料：碳酸钙粉末：草木灰：特定合成剂：淀粉合成剂：水＝20-30：8-16：6-10：4-9：4-6：10-25；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂12-20份、强化剂12-18份、安定剂10-16份、架桥剂10-14份、增韧剂8-12份、增稠剂8-10份、稳定剂6-8份、抗霉剂4-6份、终止剂2-4份；所述调节剂为JINHASS；所述强化剂为701粉强化剂；所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成；所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述增韧剂为氧化铝晶须；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵；所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺；所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉100-200份、己二酸二甲酯45-80份、二甲基乙酰胺45-80份、氢氧化钾25-40份、环氧氯丙烷20-40份、氧化钙2-3份；所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法，包括以下步骤：S1：取pH≥7的土壤，自然风干后放入行星式球磨机研磨，把土壤粉末过200-400目筛，制得原材料的粘土料；S2：将石头粉碎过100-300目筛后制得碳酸钙粉末；S3：将包括植物、落叶、残渣在1000-1400℃下处理后制得草木灰；S4：将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中，在室温下将混合物粉碎10-20min，过筛后得到80-90目的物料A；S5：向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂，升温至140-160℃，在转速为40-60r/min下捏合3-5h，然后冷却至室温，制得物料B；S6：将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎，加入淀粉合成剂、水混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为115-125℃，转速为95-115r/min下，经挤压造粒，制得环保型3D打印用粘土材料；步骤S5中所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至105-125℃，在转速为100-300r/min下反应40-60min，制得物料A；S52：向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至130-150℃，在转速为200-300r/min下反应180-240min，制得物料B；S53：向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至110-120℃，在转速为100-200r/min下反应90-150min，制得特定合成剂；步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S61：配制浓度为22-25Be’的木薯淀粉浆A；S62：向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1％-1.2％甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙，然后在温度为34-36℃，搅拌转速为100-120r/min下进行交联接枝反应35-38min，制得浆料B；S63：向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷，然后在温度为34-38℃，搅拌转速为60-80r/min下进行交联反应0.6-0.8h，制得浆料C；S64：将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为135-145℃下干燥，制得含水量≤6％的物料D；S65：将步骤S64的物料D粉碎、过60-80目筛后风送至旋风式分离器进行收集，制得淀粉合成剂。优选地，所述环保型3D打印用粘土材料，包括以下质量配比的原料：粘土料：碳酸钙粉末：草木灰：特定合成剂：淀粉合成剂：水＝25：12：8：6：5：12；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂15份、强化剂15份、安定剂12份、架桥剂12份、增韧剂8份、增稠剂8份、稳定剂6份、抗霉剂4份、终止剂4份；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉150份、己二酸二甲酯60份、二甲基乙酰胺60份、氢氧化钾30份、环氧氯丙烷30份、氧化钙2份。本专利技术的原理：草木灰是植物纤维、秸秆、残渣等经过燃烧化为灰烬后制得，草木灰中主要含有硅酸盐物质，具有一定的氧化性。秸秆、残渣的利用使得环境资源进一步循环使用，生态环境得到回归，植物是可再生资源，农作物、秸秆等资源丰富，使得制备成本更加经济。碳酸钙粉末取之于石头，广西地质资源丰富，山多石头多，土壤资源也丰富，碳酸钙粉末起到填充剂的作用，碳酸钙粉末的加入使得制备成本更加低。木薯粉淀粉含量高，经变性制得淀粉合成剂，在碳酸钙粉末、草木灰硅酸盐物质混合后加入适量水发生化学反应产生热量，经3D打印机设备的挤出机喷头加热后进一步发生聚合作用，使得粘土变得更具有粘性。淀粉合成剂可以用作增稠剂、粘结剂、膨化剂和稳定剂，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环保型3D打印用粘土材料，其特征在于，包括以下质量配比的原料：粘土料：碳酸钙粉末：草木灰：特定合成剂：淀粉合成剂：水＝20‑30：8‑16：6‑10：4‑9：4‑6：10‑25；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂12‑20份、强化剂12‑18份、安定剂10‑16份、架桥剂10‑14份、增韧剂8‑12份、增稠剂8‑10份、稳定剂6‑8份、抗霉剂4‑6份、终止剂2‑4份；所述调节剂为JINHASS；所述强化剂为701粉强化剂；所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成；所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述增韧剂为氧化铝晶须；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵；所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺；所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉100‑200份、己二酸二甲酯45‑80份、二甲基乙酰胺45‑80份、氢氧化钾25‑40份、环氧氯丙烷20‑40份、氧化钙2‑3份；所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法，包括以下步骤：S1：取pH≥7的土壤，自然风干后放入行星式球磨机研磨，把土壤粉末过200‑400目筛，制得原材料的粘土料；S2：将石头粉碎过100‑300目筛后制得碳酸钙粉末；S3：将包括植物、落叶、残渣在1000‑1400℃下处理后制得草木灰；S4：将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中，在室温下将混合物粉碎10‑20min，过筛后得到80‑90目的物料A；S5：向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂，升温至140‑160℃，在转速为40‑60r/min下捏合3‑5h，然后冷却至室温，制得物料B；S6：将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎，加入淀粉合成剂、水混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为115‑125℃，转速为95‑115r/min下，经挤压造粒，制得环保型3D打印用粘土材料；步骤S5中所述特定合成剂的制备方法，包括以下步骤：S51：将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至105‑125℃，在转速为100‑300r/min下反应40‑60min，制得物料A；S52：向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至130‑150℃，在转速为200‑300r/min下反应180‑240min，制得物料B；S53：向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至110‑120℃，在转速为100‑200r/min下反应90‑150min，制得特定合成剂；步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法，包括以下步骤：S61：配制浓度为22‑25Be’的木薯淀粉浆A；S62：向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1％‑1.2％甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙，然后在温度为34‑36℃，搅拌转速为100‑120r/min下进行交联接枝反应35‑38min，制得浆料B；S63：向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷，然后在温度为34‑38℃，搅拌转速为60‑80r/min下进行交联反应0.6‑0.8h，制得浆料C；S64：将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为135‑145℃下干燥，制得含水量≤6％的物料D；S65：将步骤S64的物料D粉碎、过60‑80目筛后风送至旋风式分离器进行收集，制得淀粉合成剂。...
【技术特征摘要】
1.一种环保型3D打印用粘土材料，其特征在于，包括以下质量配比的原料：粘土料：碳酸钙粉末：草木灰：特定合成剂：淀粉合成剂：水＝20-30：8-16：6-10：4-9：4-6：10-25；所述特定合成剂以重量份为单位，包括以下原料：调节剂12-20份、强化剂12-18份、安定剂10-16份、架桥剂10-14份、增韧剂8-12份、增稠剂8-10份、稳定剂6-8份、抗霉剂4-6份、终止剂2-4份；所述调节剂为JINHASS；所述强化剂为701粉强化剂；所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成；所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；所述增韧剂为氧化铝晶须；所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂；所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵；所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺；所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾；所述淀粉合成剂以重量份为单位，包括以下原料：木薯淀粉100-200份、己二酸二甲酯45-80份、二甲基乙酰胺45-80份、氢氧化钾25-40份、环氧氯丙烷20-40份、氧化钙2-3份；所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法，包括以下步骤：S1：取pH≥7的土壤，自然风干后放入行星式球磨机研磨，把土壤粉末过200-400目筛，制得原材料的粘土料；S2：将石头粉碎过100-300目筛后制得碳酸钙粉末；S3：将包括植物、落叶、残渣在1000-1400℃下处理后制得草木灰；S4：将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中，在室温下将混合物粉碎10-20min，过筛后得到80-90目的物料A；S5：向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂，升温至140-160℃，在转速为40-60r/min下捏合3-5h，然后冷却至室温，制得物料B；S6：将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎，加入淀粉合成剂、水混合均匀，将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中，在温度为115-125℃，转速为95-115r/min下，经挤压造粒，制得环保型3D打印...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃杨华，
申请(专利权)人：广西筑梦三体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45
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