基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡及其合成方法技术

本发明专利技术公开一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡及其合成方法，该模型蜡以质量分数计算，包括以下成分：20％‑30％的70#微晶蜡，20％‑30％的64#石蜡，30％‑40％的58#石蜡，3％‑10％的改性松香树脂，3％‑10％的C5石油树脂，2％‑5％的EVA，1％‑2％的表面活性剂以及0.5％‑2％的石墨烯。本发明专利技术制备的一种用于3D打印的非光固化模型蜡经3D打印机打印后直接作为熔模精密铸造领域中的铸模，而且具有精度高、力学性能优良和表面性能好、稳定性高、非光固化成型等优点，工艺简单可控，可以批量制造铸模，大大简化了蜡模的制作程序，能很好地满足实际生产的需要。

Graphene based 3D printing non curable model wax and its synthesis method

The invention discloses a 3D printing non-light-curing model wax based on graphene and a synthesis method thereof. The model wax is calculated by mass fraction and comprises the following components: 70# microcrystalline wax of 20%30%, 64# paraffin of 20%30%, 58# paraffin of 30%40%, modified rosin resin of 3%10%, petroleum resin of 3%10%. 2%, 5% EVA, 1% 2% 2% surfactants and 0.5% 2% graphene. A non-light-curing model wax for 3D printing is directly used as a casting mold in the field of investment casting after being printed by a 3D printer, and has the advantages of high precision, excellent mechanical properties, good surface properties, high stability, non-light-curing molding, simple and controllable process, and can be used for mass production of casting molds. The production process of wax mold is simplified, and the actual production needs can be well satisfied.

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡及其合成方法
本专利技术涉及3D打印的
，尤其涉及一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡。
技术介绍
快速成型技术是当今世界飞速发展的制造技术之一，是20世纪80年代末期产生和发展起来的一种新型制造技术，是CAD、数控技术、精密机械以及材料科学与工程技术的集成，它可以快速将设计思想转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件。这种方法能简捷、全自动地制造出历来各种加工方法难以制作的复杂立体形状，在加工
具有划时代的作用。3D打印是快速成型技术的一种，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。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型和一些产品的直接制造。3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车，航空航天、牙科和医疗产业等领域都有广泛的应用。熔模精密铸造是一种现代的金属铸造方法。它是将模型制成铸模，外敷造型材料，成为整体铸型后加热铸模将蜡化去，形成空腔铸模，浇入液态金属，冷却后得到成型铸件。在常规方法中，使用铸蜡材料制作的铸模精度不高，强度差，而且铸模制作程序比较复杂，不能满足现代模具行业越来越高的要求。因此，使用3D技术进行蜡模打印成为一种新的选择。然而，目前，3D打印用蜡材存在拉伸强度和弯曲强度小、热变形温度和熔融指数低的问题。此外，当前3D打印蜡主要使用光固化技术，对蜡材的储存与使用有严格的避光要求，以防止蜡材变质。如果采用能快速空气固化的模型蜡则可解决该问题。因此，开发高强度、导热性好、高韧性、高脱模能力，同时又具有良好光热稳定性的非光固化3D打印模型蜡具有重要意义。石墨烯是一种由碳原子构成的只有一层厚度的二维晶体，是目前已发现最薄、强度最高、导电导热性能最好的材料，被称为“材料之王”，也是目前研究最为热门的一种材料。乙烯-醋酸乙烯共聚物，英文简称:EVA，分子式:(C2H4)x.(C4H6O2)y，化学性质:通用高分子聚合物。
技术实现思路
针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种性能优良、稳定性强的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡及其合成方法。为了达到上述目的，本专利技术一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，以质量分数计算，包括以下成分：其中，所述70#微晶蜡的熔点为70±5℃；所述64#石蜡的软化点为64±5℃；所述58#石蜡的熔点为58±5℃。其中，所述改性松香树脂的熔点为75±5℃，所述C5石油树脂的熔点为100±5℃。其中，所述EVA的熔点为84±5℃。其中，所述石墨烯的比表面积为500-1000m2/g，导热率为4000-5000W.m-1.K-1。其中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺等中的一种或几种。本专利技术一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡的合成方法，包括以下步骤：S1、透明蜡液的制备，按照质量分数，取20％-30％的70#微晶蜡、20％-30％的64#石蜡、30％-40％的58#石蜡、3％-10％的改性松香树脂、3％-10％的C5石油树脂以及2％-5％的EVA混合加热搅拌形成透明蜡液；S2、蜡液的改性，向混合的透明蜡液中添加1％-2％的表面活性剂以及0.5％-2％的石墨烯，并加热搅拌至完全熔融；S3、冷却成型，搅拌完成后，将熔融液体放置自然冷却，成型后的固体块即为模型蜡。其中，在S1中使用的改性松香的制备方法为，取一级松香，将其在120℃下溶解得到一级松香溶液，依次向一级松香溶液内加入一级松香质量5％～8％的氧化石墨、一级松香质量0.3％～0.5％的氧化锌、一级松香质量5％～8％的季戊四醇，得到混合溶液，将混合溶液加热至250℃～290℃，搅拌至熔融状态，得到该改性松香。其中，在S1透明蜡液的制备过程中，加热温度为120-140℃。其中，在S2的蜡液改性过程中，搅拌转速800-1000转/min，搅拌时间为30±5min。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术中的非光固化3D打印模型蜡原料所使用的微晶蜡，在熔点范围内有很好的流动性，但晶粒粗大，强度较低，但与其他各种蜡料有很好的相容性，可以通过不同配比的其他蜡料的加入改善蜡模料的不同性能，将改性松香树脂和微晶蜡适当融合以后，冷却时，改性松香树脂和微晶蜡体系能有效阻止片晶的形成，形成共晶组织，晶粒细小并且均匀分布，冷却速度快，加入一定量的EVA可以提高模型蜡的强度、韧性和熔点等性能，并易于脱模，EVA与其他蜡料也有很好的相容性。石墨烯可与蜡材均匀混合，形成有序的交联结构，石墨烯之间的π-π作用能有效提高材料的强韧度。石墨烯具有的良好的导热性和润滑性能有效改善模型蜡的热导率和表面性质，使其固化速度与脱模能力大幅提升。同时，由于用量少，其不会改变模型蜡的其他各项性能，也不会大幅增加成本，添加一定量的表面活性剂，使石墨烯能与其它组分均匀混合。在3D打印过程中，本专利技术的模型蜡在加热状态下具有良好的流动性和粘度，易于从喷嘴喷出，且喷出的液态蜡可以在室温下快速稳定固化成型、收缩率小、精度高，成型后的模具强韧性高、表面干爽、脱模稳定。附图说明图1为本专利技术基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡的合成方法的流程示意图。具体实施方式为了更清楚地表述本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步地描述。实施例1本专利技术一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，以质量分数计算，包括以下成分：在本实施例中，所述70#微晶蜡的熔点为70±5℃，产地为中国石化；所述64#石蜡的软化点为64±5℃，产地为广州；所述58#石蜡的熔点为58±5℃，产地为广州。在本实施例中，所述改性松香树脂的熔点为75±5℃，产地为江西，所述C5石油树脂的熔点为100±5℃，产地为中国石化。在本实施例中，所述EVA的熔点为84±5℃，产地为中国台湾。在本实施例中，所述石墨烯产地为南京，比表面积为500-1000m2/g，导热率为4000-5000W.m-1.K-1。在本实施例中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺等中的一种或几种。本专利技术的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡的合成方法，包括以下步骤：S1、透明蜡液的制备，按照质量分数，取30％的70#微晶蜡、30％的64#石蜡、30％的58#石蜡、3％的改性松香树脂、3％的C5石油树脂以及2％的EVA，在温度为120-140℃的环境中，混合加热搅拌形成透明蜡液；S2、蜡液的改性，向混合的透明蜡液中添加1.5％的表面活性剂以及0.5％的石墨烯，并以搅拌转速为800-1000转/min，搅拌时间为30±5min加热搅拌至完全熔融；S3、冷却成型，搅拌完成后，将熔融液体放置自然冷却，成型后的固体块即为模型蜡。实施例2本专利技术一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，以质量分数计算，包括以下成分：在本实施例中，所述70#微晶蜡的熔点为70±5℃，产地为中国石化；所述64#石蜡的软化点为64±5℃，产地为广州；所述58#石蜡的熔点为58±5℃，产地为广州。在本实施例中，所述改性松香树脂的熔点为75±5℃，产地为江西，所述C5石油树脂的熔点为100±5℃，产地为中国石化。在本实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，以质量分数计算，包括以下成分：

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，以质量分数计算，包括以下成分：2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，所述70#微晶蜡的熔点为70±5℃；所述64#石蜡的软化点为64±5℃；所述58#石蜡的熔点为58±5℃。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，所述改性松香树脂的熔点为75±5℃，所述C5石油树脂的熔点为100±5℃。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，所述EVA的熔点为84±5℃。5.根据权利要求1所述的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，所述石墨烯的比表面积为500-1000m2/g，导热率为4000-5000W.m-1.K-1。6.根据权利要求1所述的基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺等中的一种或几种。7.一种基于石墨烯的3D打印非光固化模型蜡的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、透明蜡液的制备，按照质量分数，取20％-30％的70#微晶蜡、20％-30％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗利凤，赵玉兰，
申请(专利权)人：东莞恒天新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44