一种3D打印用材料制造技术

本发明专利技术公开了一种3D打印用材料，属于3D打印用材料制备技术领域，所述3D打印用材料以重量份为单位，由以下原料制成：硅藻土42‑58份、煤渣12‑18份、废弃塑料袋粒22‑28份、加成剂8‑15份、胶黏剂12‑18份。本发明专利技术把废弃塑料袋、煤渣作为制备3D打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用；本发明专利技术的3D打印用材料具有塑性好，易成型，力学性能好，精度高的优点，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3D打印用材料及其制备方法。
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。塑料是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。塑料制品的生产工艺有中空吹塑、注塑和挤出等，其产品形式包括了各种容器、网、打包带、电缆覆层、管材、异型材、片材等。把废弃塑料袋作为制备3D打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用。
技术实现思路
本专利技术提供一种3D打印用材料及其制备方法，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，以及3D打印材料生产成本高、废弃塑料袋污染环境等问题，本专利技术把废弃塑料袋、煤渣作为制备3D打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用；本专利技术的3D打印用材料具有塑性好，易成型，力学性能好，精度高的优点，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3D打印用材料，以重量份为单位，由以下原料制成：硅藻土42-58份、煤渣12-18份、废弃塑料袋粒22-28份、加成剂8-15份、胶黏剂12-18份；所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂1-2份、偶联剂1-2份、相容剂1-2份、抗氧化剂0.6-1.5份、安定剂0.6-1.5份、架桥剂0.6-1.5份、调节剂0.4-1份、强化剂0.4-1份、聚凝剂0.4-1份、增韧剂0.4-1份、增塑剂0.4-1份、增稠剂0.4-1份、抗霉剂0.2-0.5份、稳定剂0.3-0.5份、终止剂0.3-0.5份；所述胶黏剂以重量份为单位，由以下原料制成：木薯淀粉4-5份、己二酸二甲酯2-4份、二甲基乙酰胺2-3份、氢氧化钠1-2份、环氧氯丁烷3-4份；所述3D打印用材料的制备方法，包括以下步骤：S1：取pH为8-11，含水量≤8%的硅藻土粉碎过100-200目筛子，制得硅藻土粉；S2：将煤渣粉碎过100-200目筛子，制得煤渣粉；S3：将步骤S1制得的硅藻土粉、步骤S2制得的煤渣粉、废弃塑料袋粒碎粒混合后在温度≤-60℃下粉碎4-6h，过80-100目筛子，制得的混合物Ⅰ；S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中添加加成剂，升温至162-166℃，在转速为100-150r/min下搅拌2-3h，然后冷却至室温，制得混合物Ⅱ；S5：将步骤S4制得的混合物Ⅱ在温度≤-10℃下粉碎，加入胶黏剂混合均匀，在温度为132-135℃，转速为60-80r/min下挤压造粒，然后冷却至室温，制得3D打印用材料；步骤S4中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂、相容剂、抗氧化剂、安定剂、架桥剂混合升温至110-120℃，在转速为200-300r/min下反应40-50min，制得物料Ⅰ，所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧化剂为抗氧剂1010，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；S42：向步骤S41制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至140-145℃，在转速为300-400r/min下反应120-150min，制得物料Ⅱ；S43：向步骤S42制得的物料Ⅱ中加入抗霉剂、稳定剂、终止剂混合后降温至115-118℃，在转速为200-300r/min下反应60-80min，制得加成剂；步骤S5中所述胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为30-35Be’的木薯淀粉浆Ⅰ；S52：向步骤S51中的木薯淀粉浆Ⅰ加入浓度为3%-5%的己二酸二甲酯、二甲基乙酰胺，然后在温度为35-38℃，搅拌转速为60-80r/min下进行交联接枝反应1-1.5h，制得浆料Ⅱ；S53：向步骤S52的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠和环氧氯丁烷，然后在温度为40-45℃，搅拌转速为60-80r/min下进行交联反应0.4-0.6h，制得浆料Ⅲ；S54：将步骤S53的浆料Ⅲ进行预糊化并在温度为105-125℃下干燥，制得含水量≤8%的物料Ⅳ；S55：将步骤S54的物料Ⅳ粉碎、过100-120目筛子，制得胶黏剂。进一步地，所述调节剂为丙烯酸酯类加工助剂。进一步地，所述强化剂为701粉强化剂。进一步地，所述聚凝剂为聚合氯化铝。进一步地，所述增韧剂为碳化硅晶须。进一步地，所述增塑剂为己二酸二辛酯。进一步地，所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂。进一步地，所述抗霉剂为邻苯基苯酚。进一步地，所述稳定剂为肪酸类稳定剂。进一步地，所述终止剂为苯乙烯。本专利技术具有以下有益效果：（1）原料使用低温粉碎，可以减轻粉碎中塑料的性能损失，同时可以更加彻底的粉碎，得到的粉末粒度更小，很大程度上增加了微粉的比表面积，使其吸附性得到增强，利于塑料和其他物质得到充分和均匀的混合；（2）把废弃塑料袋、煤渣作为制备3D打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用；（3）本专利技术的3D打印用材料具有塑性好，易成型，力学性能好，精度高的优点，适用于3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印用材料，其特征在于，以重量份为单位，由以下原料制成：硅藻土42‑58份、煤渣12‑18份、废弃塑料袋粒22‑28份、加成剂8‑15份、胶黏剂12‑18份；所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂1‑2份、偶联剂1‑2份、相容剂1‑2份、抗氧化剂0.6‑1.5份、安定剂0.6‑1.5份、架桥剂0.6‑1.5份、调节剂0.4‑1份、强化剂0.4‑1份、聚凝剂0.4‑1份、增韧剂0.4‑1份、增塑剂0.4‑1份、增稠剂0.4‑1份、抗霉剂0.2‑0.5份、稳定剂0.3‑0.5份、终止剂0.3‑0.5份；所述胶黏剂以重量份为单位，由以下原料制成：木薯淀粉4‑5份、己二酸二甲酯2‑4份、二甲基乙酰胺2‑3份、氢氧化钠1‑2份、环氧氯丁烷3‑4份；所述3D打印用材料的制备方法，包括以下步骤：S1：取pH为8‑11，含水量≤8%的硅藻土粉碎过100‑200目筛子，制得硅藻土粉；S2：将煤渣粉碎过100‑200目筛子，制得煤渣粉；S3：将步骤S1制得的硅藻土粉、步骤S2制得的煤渣粉、废弃塑料袋粒碎粒混合后在温度≤‑60℃下粉碎4‑6h，过80‑100目筛子，制得的混合物Ⅰ；S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中添加加成剂，升温至162‑166℃，在转速为100‑150r/min下搅拌2‑3h，然后冷却至室温，制得混合物Ⅱ；S5：将步骤S4制得的混合物Ⅱ在温度≤‑10℃下粉碎，加入胶黏剂混合均匀，在温度为132‑135℃，转速为60‑80r/min下挤压造粒，然后冷却至室温，制得3D打印用材料；步骤S4中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂、相容剂、抗氧化剂、安定剂、架桥剂混合升温至110‑120℃，在转速为200‑300r/min下反应40‑50min，制得物料Ⅰ，所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧化剂为抗氧剂1010，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；S42：向步骤S41制得的物料Ⅰ中加入调节剂、强化剂、聚凝剂、增韧剂、增塑剂、增稠剂混合后升温至140‑145℃，在转速为300‑400r/min下反应120‑150min，制得物料Ⅱ；S43：向步骤S42制得的物料Ⅱ中加入抗霉剂、稳定剂、终止剂混合后降温至115‑118℃，在转速为200‑300r/min下反应60‑80min，制得加成剂；步骤S5中所述胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：S51：配制浓度为30‑35Be’的木薯淀粉浆Ⅰ；S52：向步骤S51中的木薯淀粉浆Ⅰ加入浓度为3%‑5%的己二酸二甲酯、二甲基乙酰胺，然后在温度为35‑38℃，搅拌转速为60‑80r/min下进行交联接枝反应1‑1.5h，制得浆料Ⅱ；S53：向步骤S52的浆料Ⅱ中加入氢氧化钠和环氧氯丁烷，然后在温度为40‑45℃，搅拌转速为60‑80r/min下进行交联反应0.4‑0.6h，制得浆料Ⅲ；S54：将步骤S53的浆料Ⅲ进行预糊化并在温度为105‑125℃下干燥，制得含水量≤8%的物料Ⅳ；S55：将步骤S54的物料Ⅳ粉碎、过100‑120目筛子，制得胶黏剂。...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用材料，其特征在于，以重量份为单位，由以下原料制成：硅藻土42-58份、煤渣12-18份、废弃塑料袋粒22-28份、加成剂8-15份、胶黏剂12-18份；所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂1-2份、偶联剂1-2份、相容剂1-2份、抗氧化剂0.6-1.5份、安定剂0.6-1.5份、架桥剂0.6-1.5份、调节剂0.4-1份、强化剂0.4-1份、聚凝剂0.4-1份、增韧剂0.4-1份、增塑剂0.4-1份、增稠剂0.4-1份、抗霉剂0.2-0.5份、稳定剂0.3-0.5份、终止剂0.3-0.5份；所述胶黏剂以重量份为单位，由以下原料制成：木薯淀粉4-5份、己二酸二甲酯2-4份、二甲基乙酰胺2-3份、氢氧化钠1-2份、环氧氯丁烷3-4份；所述3D打印用材料的制备方法，包括以下步骤：S1：取pH为8-11，含水量≤8%的硅藻土粉碎过100-200目筛子，制得硅藻土粉；S2：将煤渣粉碎过100-200目筛子，制得煤渣粉；S3：将步骤S1制得的硅藻土粉、步骤S2制得的煤渣粉、废弃塑料袋粒碎粒混合后在温度≤-60℃下粉碎4-6h，过80-100目筛子，制得的混合物Ⅰ；S4：向步骤S3制得的混合物Ⅰ中添加加成剂，升温至162-166℃，在转速为100-150r/min下搅拌2-3h，然后冷却至室温，制得混合物Ⅱ；S5：将步骤S4制得的混合物Ⅱ在温度≤-10℃下粉碎，加入胶黏剂混合均匀，在温度为132-135℃，转速为60-80r/min下挤压造粒，然后冷却至室温，制得3D打印用材料；步骤S4中所述加成剂的制备方法，包括以下步骤：S41：将发生剂、偶联剂、相容剂、抗氧化剂、安定剂、架桥剂混合升温至110-120℃，在转速为200-300r/min下反应40-50min，制得物料Ⅰ，所述发生剂为气溶胶发生剂，所述偶联剂为环氧硅烷类偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂，所述抗氧化剂为抗氧剂1010，所述安定剂组成成分为磷石膏、氟石膏、氧化铁，所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂；S42：向...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚海冰，
申请(专利权)人：广西南宁桂尔创环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45