本发明专利技术公开了一种3DP打印用全彩砂岩染料及其制品的成型方法，按质量百分比，全彩砂岩染料包括：15％～25％的染料粉、60.0％～85.0％的主体粉末、2.0％～15.0％的促凝剂和8.0％～20.0％的粘结剂。本发明专利技术通过将传统染料进行化学接枝增加表面活性点，并与促凝剂、粘结剂等混合。该工艺在改善染料分散效果的同时，有效提高了染料在砂岩颗粒表面的附着性，并通过物理吸附和化学键结合的方式增加渗色牢度和着色强度。这种染料试剂能够与多种助溶剂互溶，且成型速度快，可以满足3DP打印全彩砂岩快速成型的目的。并且本发明专利技术工艺简单，制品成型周期短，生产效率高，可设计性强，适合于实现3DP技术的规模化和产业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3DP打印领域，更具体地，涉及一种3DP打印用全彩砂岩染料及其制品的成型方法。
技术介绍
3DP(ThreeDimensionalPrinting)打印技术也称为快速成型技术，这种方法具有成型速度快、成本低廉、设备空间利用率高的优点。3DP打印技术通过对传统平面图纸化设计模式的重新定义，完成模型由概念设计向立体化转变，实现将设计方案用于精密型加工制造，使模型文件转变为具有特定尺寸的零件或产品的目的，并大大缩短产品开发周期。随着人们对绿色环保和崇尚自然的追求，以砂岩为骨料的砂岩文化砖，由于纹理绚丽多彩、健康环保又极富装饰性，近几年在诸多领域内备受追捧。通过3DP打印技术，能够快速打印出形状复杂、结构多样化，且力学强度高、耐火能力强的砂岩产品。目前，市面上存在较多的以人造大理石、人造岗石、石灰石、高强石膏、陶瓷基复合物、淀粉类复合物等不同规格粉末为耗材的砂岩制品，多用于工艺模型、装修吊顶、表面浮雕和手机App扫描卡通工艺品等领域。随着市场需求的变化，人们对砂岩制品的色泽要求越来越高。然而，我国市场上提供的砂岩多存在颜色品种少、色泽浅而不够鲜艳的问题。受岩矿颜色分布不均匀的限制，存在多种颜色的彩色砂混杂现象，这直接制约着3DP快速打印技术在全彩砂岩染料领域的应用。传统染料试剂在砂岩制品存在表面分散不均匀、易团聚、稳定性差以及见光易褪色的缺点。虽然浸渍工艺生产设备投资少、工艺和流程简单，且制品成本低，但却造成制品耐酸碱、耐腐蚀及耐候性较差。如果直接暴露在户外，则会在短时间内发生褪色现象，甚至出现裂纹或断裂而降低产品质量。烧结型全彩砂岩染料则不符合低成本的要求。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，提供了一种用于3DP打印的全彩砂岩染料和染料制品及其制备方法，将传统染料进行化学接枝增加表面活性点，并与促凝剂、粘结剂等混合。该工艺在改善染料分散效果的同时，有效提高了染料在砂岩颗粒表面的附着性，并通过物理吸附和化学键结合的方式增加渗色牢度和着色强度。这种染料试剂能够与多种助溶剂互溶，且成型速度快，可以满足3DP打印全彩砂岩快速成型的目的。并且本专利技术工艺简单，制品成型周期短，生产效率高，可设计性强，适合于实现3DP技术的规模化和产业化。本专利技术主要包括两方面内容。第一方面，在全彩砂岩染料表面的化学接枝和以去离子水为溶剂的染料及染料助剂、粘结剂的混合分散。第二方面，涉及染料液体在砂岩颗粒表面的附着、粘附及硬化等成型工艺。从染料耗材的制备到砂岩制品的成型过程中，染料结构中的活性基团能够与砂岩耗材的分子官能团形成稳定的络合结构，最终得到具有高强度和高硬度的全彩砂岩染料制品。其中，后者通过在3DP打印设备上实现。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于3DP打印的全彩砂岩染料，按质量百分比，包括：15％～25％的染料粉、60.0％～85.0％的主体粉末、2.0％～15.0％的促凝剂和8.0％～20.0％的粘结剂。在上述全彩砂岩染料中，染料粉选自：C.I活性蓝7、21、49、72、182、204、235、244、260、265、271和280，C.I活性红24、1、35、106、120、141、152、183、218、235、245、265、270、279和280，C.I活性橙13、35、95、116、131、135和137，以及C.I活性黄42、91、143、161、168、175、205、208和210的一种或多种。在上述全彩砂岩染料中，染料粉包括含有3-羟基丙酰氨基和2-羟乙基磺酰基的染料粉。在上述全彩砂岩染料中，主体粉末的粒度为200～1500目。在上述全彩砂岩染料中，主体粉末包括碳酸钙、石膏粉、氢氧化铝、改性淀粉复合物、超细碳化硅陶瓷中的一种或多种。在上述全彩砂岩染料中，促凝剂包括硫酸铝、硫酸钾、碳酸氢钠、明矾、聚合硫酸铝、聚合氧化铝、聚硅酸硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝、聚环氧乙烷中的一种或多种。在上述全彩砂岩染料中，粘结剂包括淀粉、淀粉衍生物、淀粉/胶乳共聚物，聚乙烯醇和聚乙烯醇与聚乙烯胺的共聚物组分的一种或多种，其中，所述淀粉的原料来自通过酸解、氧化水解或酶降解稀释的植物淀粉，包括玉米、马铃薯、木薯、大米和高粱的淀粉的一种或多种；所述淀粉衍生物包括淀粉醚、淀粉酯、交联淀粉的一种或多种；所述淀粉/胶乳共聚物的胶乳共聚物包括1.3-丁二烯，异戊二烯、环丁二烯、二乙烯基苯的一种或多种以及烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、羟化甲基丙烯酸烷基酯、N-羟甲基丙烯酰胺、衣康酸、马来酸酐、乙烯基醚、乙烯基咔唑、乙烯基吡啶、烷基苯乙烯、乙烯、丙烯、异丁烯、三苯基乙烯基硅烷、二甲氨基乙基丙烯酸酯、二甲氨基丙基丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐的一种或多种；所述聚乙烯醇的平均分子量分布在200～4000之间。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种制备上述全彩砂岩染料的工艺，包括以下步骤：配置所述粘结剂，加入4N氢氧化钠水溶液，调节pH；加入染料粉和去离子水，机械搅拌，得到用于全彩砂岩染料的染料耗材；以及将主体粉末、促凝剂按比例依次加入到机械搅拌设备中，球磨混合均匀，制得所述全彩砂岩染料的粉末。在上述工艺中，还包括：将粘结剂与纯水配置成8.0％～20.0％的所述粘结剂的溶液，在50～300r/min搅拌条件下，80～150℃加热0.1～10h；加入4N氢氧化钠水溶液，调节pH至9.5～10.0，按照所述染料粉和所述去离子水的质量比为1：1的比例，在200～1000r/min的条件下，机械搅拌0.5～5.0h，得到用于全彩砂岩染料的染料耗材；以直径为φ3.0～φ5.0mm的氧化锆实心球体为球磨介质、球磨介质添加质量比为3：1～5：1以及搅拌转速为200～1000r/min的条件下，球磨0.5～10.0h，制得所述全彩砂岩染料的粉末。根据本专利技术的又另一个方面，还提供了一种全彩砂岩染料制品的工艺，包括以下步骤：通过3DP打印机将全彩砂岩染料成型为成型制品；通过蘸涂或浸渍涂覆的方式，对所述成型制品进行表面强化处理；以及晾干，制得最终的全彩砂岩染料制品。本专利技术通过使用表面接枝试剂、染料助剂、粘结剂等染料组分，以及3DP成型过程中的其它耗材，得到具有颜色分布均一、表面无色差、渗色牢度高、着色强度高，不溃散和光泽度高特点的高抗压抗折性全彩砂岩染料制品。克服了传统染料试剂在砂岩制品表面分散不均匀、易团聚、稳定性差和见光易褪色的缺点，使砂岩粉末与染料之间牢固结合，且砂岩制品表面颜色均匀无色差。具体实施方式下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。针对传统的全彩砂岩染料存在表面分散不均匀、易团聚、稳定性差以及见光易褪色的缺点，本专利技术提供了一种用于3DP打印的全彩砂岩染料、全彩砂岩染料制品及其制备方法，通过使用表面接枝试剂、染料助剂、粘结剂等染料组分，以及3DP成型过程中的其它耗材，得到具有颜色分布均一、表面无色差、渗色牢度高、着色强度高，不溃散和光泽度高特点的高抗压抗折性全彩砂岩染料制品。本专利技术提供的用于3DP打印的全彩砂岩染料，包括：15％～25％的染料粉、60.0％～85.0％的主体粉末、2.0％～15.0％的促凝剂和8.0％～20.0％的粘结剂。其中，染料粉选自：C.I活性蓝7、21、49、72本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于3DP打印的全彩砂岩染料，其特征在于，按质量百分比，包括：15％～25％的染料粉、60.0％～85.0％的主体粉末、2.0％～15.0％的促凝剂和8.0％～20.0％的粘结剂。
【技术特征摘要】
1.一种用于3DP打印的全彩砂岩染料，其特征在于，按质量百分比，包括：15％～25％的染料粉、60.0％～85.0％的主体粉末、2.0％～15.0％的促凝剂和8.0％～20.0％的粘结剂。2.根据权利要求1所述的全彩砂岩染料，其特征在于，所述染料粉选自：C.I活性蓝7、21、49、72、182、204、235、244、260、265、271和280，C.I活性红24、1、35、106、120、141、152、183、218、235、245、265、270、279和280，C.I活性橙13、35、95、116、131、135和137，以及C.I活性黄42、91、143、161、168、175、205、208和210的一种或多种。3.根据权利要求1所述的全彩砂岩染料，其特征在于，所述染料粉包括含有3-羟基丙酰氨基和2-羟乙基磺酰基的染料粉。4.根据权利要求1所述的全彩砂岩染料，其特征在于，所述主体粉末的粒度为200～1500目。5.根据权利要求1所述的全彩砂岩染料，其特征在于，所述主体粉末包括碳酸钙、石膏粉、氢氧化铝、改性淀粉复合物、超细碳化硅陶瓷中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的全彩砂岩染料，其特征在于，所述促凝剂包括硫酸铝、硫酸钾、碳酸氢钠、明矾、聚合硫酸铝、聚合氧化铝、聚硅酸硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝、聚环氧乙烷中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的全彩砂岩染料，其特征在于，所述粘结剂包括淀粉、淀粉衍生物、淀粉/胶乳共聚物、聚乙烯醇和聚乙烯醇与聚乙烯胺的共聚物组分的一种或多种，其中，所述淀粉的原料来自通过酸解、氧化水解或酶降解稀释的植物淀粉，包括玉米、马铃薯、木薯、大米和高粱的淀粉的一种或多种；所述淀粉衍生物包括淀粉醚、淀粉酯、交联淀粉的一种或多种；所述淀...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，郭永斌，李天才，张景豫，
申请(专利权)人：宁夏共享模具有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64
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