一种用于益智教育的3D打印线材及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于3D打印材料技术领域，公开了一种用于益智教育的3D打印线材及其制备方法与应用。本发明专利技术线材包括以下组分：石油蜡、增韧剂、PE蜡、矿物粉料分别为15～30质量份、10～25、PE蜡0～5质量份、0～5质量份或分别为20～40质量份、5～15质量份、5～10质量份、5～10质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰。本发明专利技术用于益智教育的3D打印线材熔点低、弹性好、造价低廉、固化活性好，对设备要求也大大降低，能大大促进3D打印在儿童、青少年益智开发教育行业的发展，可广泛应用于3D打印中。

3D printing wire for intelligent education and its preparation method and Application

The invention belongs to the technical field of 3D printing materials, discloses a 3D printing wire used for intelligence education, and a preparation method and application thereof. The wire of the invention includes the following components: petroleum wax, toughening agent, PE wax and mineral powder are 15~30 parts, 10~25, PE wax 0~5, 0~5 or 20~40, 5~15, 5~10, 5~10, and 0 to 10wt per thousand, and the antioxidant 0 to 10wt per thousand; The formula is 0 to 10wt per thousand, the color / paste / toner 0 ~ 10wt%, and the flavor 0 ~ 10wt per thousand. This invention has low melting point, good elasticity, low cost, good curing activity and greatly reduced equipment requirements for 3D printing wire. It can greatly promote the development of 3D printing in children and adolescents, and can be widely used in 3D printing.

【技术实现步骤摘要】
一种用于益智教育的3D打印线材及其制备方法与应用
本专利技术属于特种蜡及3D打印材料
，特别涉及一种用于益智教育的3D打印线材及其制备方法与应用。
技术介绍
3D打印(3Dprinting)技术是快速成形技术的一种，其以数字模型文件为基础，运用专用3D打印材料，通过逐层堆叠累积(即“积层造形法”)的方式来构造物体。首先通过电脑软件创造三维立体模型，或者通过3D扫描仪扫描处理获取，然后将得到的STL或CAD文件的模型数字化的传给打印机，打印机对三维模型进行一些列的数字切片，进行分层，3D打印机获得切片信息后将连续的薄形层面堆叠并逐层打印，最终成型。与传统打印机相比3D打印机的材料种类较多，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、细胞生物原料以及砂糖、巧克力等食品材料也在3D打印领域得到了应用。随着时代与社会的发展，人们对儿童、青少年的智力开发教育越来越重视，儿童、青少年3D科普、3D科技+家庭体验也越来越普遍。孩子们在纸上画出形状图形以及平时的创意都可以通过3D打印技术就能制作出实物，孩子平时喜欢的动漫、喜欢的玩具也可以用3D打印出来，让学生的所有想法释放出来，3D打印将孩子好的想法和灵感打印出来，把想法变成实实在在的事物，不断锻炼孩子的思维、激发孩子的灵感。同时在打印的过程中可能会遇到一些常见小问题，如断料、打印头堵塞、平台不平等，问题出现时让孩子解决问题的过是锻炼孩子的一个过程，遇到问题、解决问题都是在锻炼孩子的动手能力及解决能力，这正是大人们常常忽略的创新思维的培养。3D艺术包括很多的科学知识。创意美术有助于培养孩子自主创造兴趣，将动手、动脑结合，全面开发孩子智力；数字艺术有助于培养孩子的空间结构感和逻辑思维，为数学和计算机做基础；此外，通过与他人协同创作，能激发孩子的学习积极性，案例分析对孩子起到的示范作用，同样可以增进孩子的创新能力、信心和承压能力。然而3D打印材料的昂贵、品种少以及性能需要不断提高是抑制3D打印发展的主要因素。我国是世界上生产和出口石油蜡最多的国家，年产量约占世界总产量的37％，出口量达到世界总量的47％，但是我国特种蜡研制、开发及应用起步晚，每年都需要大量进口或者被国外驻华特种蜡企业占领重要市场，国外以国内石蜡为原料完成二次加工后以高价返销中国。线材类3D打印材料常用是以ABS、PC、PA、PUS等工程塑料为主体，同时在加工过程中为了方便生产企业往往会加入部分塑化剂，其对孩子健康等存在安全隐患，以此类打印材料为3D打印材料应用于益智教育是不理想的，另外工程塑料制作3D打印线材硬度高，制作的3D模型薄片锋利部分容易划伤孩子等。以特种蜡为基础制备一种廉价、易得的专门应用于3D打印-益智开发的专用蜡线材料，对于促进3D打印在孩子益智开发及促进特种蜡发展，均具有重要意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种用于益智教育的3D打印线材。本专利技术的3D打印线材环保、性能好、廉价易得，可应用于孩子的益智开发教育中。本专利技术另一目的在于提供一种上述用于益智教育的3D打印线材的制备方法。本专利技术再一目的在于提供上述用于益智教育的3D打印线材在3D打印中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：一种用于益智教育的3D打印线材，包括以下组分：石油蜡15～30质量份；增韧剂10～25质量份；PE蜡0～5质量份；矿物粉料0～5质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰；或包括以下组分：石油蜡20～40质量份；增韧剂5～15质量份；PE蜡5～10质量份；矿物粉料5～10质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰。所述的石油蜡可为70#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、682#微晶蜡、54#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡、64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡、66#半精炼石蜡中的一种或一种以上。所述的增韧剂可为低分子聚丙烯、EVA树脂、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、APAO、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯嵌段共聚物、AFFINITY聚烯烃塑性树脂中的一种或一种以上。所述的矿物粉料可为硅微粉、碳酸钙、纳米Al2O3、滑石粉、高岭土、埃洛石、膨润土、富岭土、凹凸棒石中的一种或一种以上。本专利技术中矿物材料起到填料作用，同时可以增韧增强作用。所述的脱模剂优选为硬脂酸锌，有利于材料在线材螺杆挤出机中脱模剂。所述的紫外线吸收剂为本领域常规使用的紫外线吸收剂即可，如可为紫外线吸收剂uv531、紫外线吸收剂uv-9、紫外线吸收剂770等中的一种或一种以上。所述的抗氧剂为本领域常规使用的抗氧剂即可，如可为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂300等中的一种或一种以上。本专利技术还提供一种上述用于益智教育的3D打印线材的制备方法，包括以下步骤：将石油蜡、PE蜡加入到密炼机中，密炼温度为85～100℃，密炼5～15min，再加入增韧剂、矿物粉料、紫外线吸收剂、抗氧剂、脱模剂、色母/色膏/色粉、香精，继续密炼20～40min，搅拌、排气，得到混合物；注入到线材螺杆挤出机中，挤出成线状，收卷，得到用于益智教育的3D打印线材。所述螺杆挤出机的工艺条件为：螺杆1段温度控制为50～70℃；螺杆2段温度控制为55～75℃；螺杆3段控制温度为55～65℃；螺杆4段控制温度为60～85℃；螺杆5段控制温度为60～85℃；螺杆6段控制温度为60～85℃；螺杆7段控制温度为60～85℃；螺杆8段控制温度为60～85℃；螺杆9段控制温度为60～85℃；模头温度为55～80℃；主机转速为7.5～13rpm；喂料转速为5.0～8.0rpm。本专利技术得到的用于益智教育的3D打印线材熔点低、弹性好、造价低廉、固化活性好，能大大促进3D打印在儿童、青少年益智开发教育行业的发展，同时带来较大经济效益。材料熔点低对设备要求也大大降低，进而降低打印设备的制造成本、降低其市场价格，可进一步普及3D打印。且本专利技术材料的制备工艺简单、效率高，适合批量生产市场化，可广泛应用于3D打印中。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：石油蜡品种多廉价易得，原料充足，但是石油蜡抗张强度低、结构易碎，不能单独用作3D打印的蜡材，目前也没用关于将其作为3D打印材料的原料的报道，本专利技术将石油蜡作为3D打印线材的蜡质原料是首创，矿物粉料可以作为填料降低成本，同时在一定程度上起到增韧增强及内滑剂作用，本专利技术将矿物粉料应用于3D打印蜡线材料是首创。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。实施例1：一种用于益智教育的3D打印线材，包括以下质量计组分：25份682#微晶蜡，15份EVA，0.5份APAO，1‰紫外线吸收剂uv-9，1‰抗氧剂1010，2‰脱模剂硬脂酸锌。将682#微晶蜡加入到密炼机中85℃密炼15min，再加入EVA、APA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于益智教育的3D打印线材，其特征在于包括以下组分：石油蜡15～30质量份；增韧剂10～25质量份；PE蜡0～5质量份；矿物粉料0～5质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰；或包括以下组分：石油蜡20～40质量份；增韧剂5～15质量份；PE蜡5～10质量份；矿物粉料5～10质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰。

【技术特征摘要】
1.一种用于益智教育的3D打印线材，其特征在于包括以下组分：石油蜡15～30质量份；增韧剂10～25质量份；PE蜡0～5质量份；矿物粉料0～5质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰；或包括以下组分：石油蜡20～40质量份；增韧剂5～15质量份；PE蜡5～10质量份；矿物粉料5～10质量份；紫外线吸收剂0～10wt‰；抗氧剂0～10wt‰；脱模剂0～10wt‰；色母/色膏/色粉0～10wt％；香精0～10wt‰。2.根据权利要求1所述的用于益智教育的3D打印线材，其特征在于：所述的石油蜡为70#微晶蜡、80#微晶蜡、85#微晶蜡、682#微晶蜡、54#全精炼石蜡、58#全精炼石蜡、62#全精炼石蜡、62#半精炼石蜡、64#全精炼石蜡、64#半精炼石蜡、66#全精炼石蜡、66#半精炼石蜡中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的用于益智教育的3D打印线材，其特征在于：所述的增韧剂为低分子聚丙烯、EVA树脂、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、聚苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、APAO、三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯嵌段共聚物、AFFINITY聚烯烃塑性树脂中的一种或一种以上。4.根据权利要求1所述的用于益智教育的3D打印线材，其特征在于：所述的矿物粉料为硅微粉、碳酸钙、纳米Al2O3、滑石粉、高岭土、埃洛石、膨润土、富岭土、凹凸棒石中的一种或一种以上。5.根据权利要求1所述的用于益智教育的3D打印线材，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：范智勇，汤从海，范德贤，
申请(专利权)人：广州市德馨蜡制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44