一种可快速成型的3D打印材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可快速成型的3D打印材料，属于3D打印材料技术领域，由如下对应重量份的原料制成：15～20份纳米氧化铝、4～7份三元乙丙橡胶、0.05～0.15份气相白炭黑、2～5份聚乙烯、1～3份石墨烯、4～6份聚乙二醇、0.5～1份稀土氧化物、5～8份增强添加剂。本发明专利技术方法步骤简单，各工艺搭配合理，制得的可快速成型的3D打印材料具有极好的可堆积性能和耐久性，成型快速稳定，耐温性耐压性较好，应用领域广泛，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种可快速成型的3D打印材料及其制备方法
本专利技术属于3D打印材料
，特别是一种可快速成型的3D打印材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，是一种是利用光固化和纸层叠等技术实体快速成型制造技术，它采用离散-堆积原理，综合了计算机图形处理、数字化信息和控制、光机电技术和材料技术等多项技术的优势，通过逐层不同图形的积累，最终形成一个三维物体。传统制造业一般需要对原材料进行切割或钻孔，即减材制造，可大规模生产；3D打印则是将材料一层层堆叠粘合、熔合，即增材制造；可实现快速个性化制造，可制造出传统制造业无法完成的形状。随着3D打印技术的发展和应用，所用材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，所用材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料和食品材料等。综上，制备一种可快速成型的3D打印材料，提高材料的可堆积性能和耐久性能，提高3D打印成型率很有必要。中国专利CN109485380A公开了一种快速成型的3D打印陶瓷材料及打印方法，所述陶瓷材料由以下原料组成：木岱瓷土，黏土，氧化铝，氧化锆，铁粉，助剂；打印方法，包括以下步骤：(1)将木岱瓷土、黏土、氧化铝、氧化锆和助剂混合均匀，通入氮气以排除空气，再加入铁粉边通氮气边搅拌，至铁粉搅拌均匀后得到所述陶瓷材料；(2)将陶瓷材料放置于3D打印机料槽内，所述料槽内氧浓度≦10ppm；(3)启动3D打印机打印陶瓷初坯，再经后期加工和打磨，得到最终陶瓷产品。技术方案在常温常压下实现快速成型，缩短成型周期，节约成本，工艺条件简单，易于实现，可大规模应用。中国专利CN106380173B公开了一种用于激光烧结3D打印快速成型黑陶粉体的制备方法，其特征在于，首先将黑陶陶土进行造粒制备成粒径在30～100μm范围内造粒黑陶分体；然后，在搅拌机中加入，造粒黑陶粉体，硬脂酸钙，二丙烯三胺，加热使温度达到120～140℃，在搅拌下，加入a-氰基丙烯酸酯，热塑性环氧树脂，在300转/分钟的转速下继续搅拌至温度降到室温，得到用于激光烧结3D打印快速成型黑陶粉体，所得到的用于激光烧结3D打印快速成型黑陶粉体的粒径为40～120μm的范围内。该粉体材料采用激光烧结可直接成型，球形度高，流动性好，成型精度高，而且具有制备工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产。虽然已有技术方案解决了快速打印的问题，但是材料的强度等性能上普遍存在短板，需要不断的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可快速成型的3D打印材料及其制备方法，以解决现有技术中的不足。本专利技术采用的技术方案如下：一种可快速成型的3D打印材料，由如下对应重量份的原料制成：15～20份纳米氧化铝、4～7份三元乙丙橡胶、0.05～0.15份气相白炭黑、2～5份聚乙烯、1～3份石墨烯、4～6份聚乙二醇、0.5～1份稀土氧化物、5～8份增强添加剂。优选的，由如下对应重量份的原料制成：18份纳米氧化铝、6份三元乙丙橡胶、0.1份气相白炭黑、4份聚乙烯、2份石墨烯、5份聚乙二醇、0.8份稀土氧化物、7份增强添加剂。进一步的，所述纳米氧化铝的颗粒大小为30～60nm。进一步的，所述稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇组成。进一步的，所述氧化镧、氧化钇对应的重量比为2～3：1。进一步的，所述增强添加剂的制备方法包括如下步骤：1)对硅藻土进行电子束辐照处理，完成后取出备用；2)对步骤1)处理后的硅藻土进行研磨处理，完成后过100目筛得硅藻土粉备用；3)对重晶石进行煅烧处理，控制煅烧的温度为500～600℃、时长为1～1.5h，完成后粉碎过500目筛后得重晶石粉备用；4)将步骤2)中所得的硅藻土粉和步骤3)中所得的重晶石粉按照重量比为20～25:1混匀后倒入电解槽内，然后向电解槽内注入改性处理液，用氢氧化钠调节改性处理液中的pH值至8.0～8.5后，接通电源进行加热电离处理，完成后离心，纯水清洗沉淀3～5次后，烘干即可。进一步的，步骤1)中所述的电子束辐照处理时控制辐照剂量为0.52～0.58MeV，辐照处理的时间为10～15min。进一步的，步骤4)中所述的改性处理液中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵1.5～2.5％、乙二胺0.8～1.2％、磷酸二氢钾4～4.5％、硝酸钾1～1.5％、吐温202～4％、十二烷基苯磺酸钠3～5％，余量为纯水；所述的加热电离处理时控制处理液内的温度为70～80℃，电压为180～190V，电流为3～5A，时间为40～50min。一种可快速成型的3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：(1)先将纳米氧化铝、三元乙丙橡胶、气相白炭黑、聚乙烯共同混合投入到搅拌罐内进行搅拌处理，期间控制搅拌的转速为800～1000rpm，搅拌处理时长控制为50～60min；(2)然后将石墨烯、聚乙二醇、稀土氧化物、增强添加剂共同加入到搅拌罐内，搅拌处理的同时还进行超声处理，期间控制搅拌的转速为1200～1500rpm，搅拌处理时长控制为1～1.5h，完成后取出即可。进一步的，步骤(2)中所述的超声处理时控制超声波的频率为800～850kHz。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供了一种可快速成型的3D打印材料及其制备方法，其是以纳米氧化铝、三元乙丙橡胶等为主要原料配伍而成，为了提升整体的使用品质，向其中添加了稀土氧化物和增强添加剂成分，其中稀土氧化物有利于原料组分间的粘结，更利于材料的成型与稳定，添加的增强添加剂是以硅藻土为主体加工改性而成，改性时先进行了电子束辐照处理，通过调节入射的电子束的辐射能量和处理的时间，增大了硅藻土的层间结构的间隙，之后将硅藻土与重晶石按照适度的比例置于电解槽内，在电解条件下，重晶石粉嵌入到硅藻土的层间中，形成一种具有凸起结构的硅藻土-重晶石复合材料，此材料可显著提升组织间的结合强度，改善了材料的打印性能和使用品质。本专利技术方法步骤简单，各工艺搭配合理，制得的可快速成型的3D打印材料具有极好的可堆积性能和耐久性，成型快速稳定，耐温性耐压性较好，应用领域广泛，使用寿命长，极具推广应用价值和市场竞争力。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种可快速成型的3D打印材料，由如下对应重量份的原料制成：15份纳米氧化铝、4份三元乙丙橡胶、0.05份气相白炭黑、2份聚乙烯、1份石墨烯、4份聚乙二醇、0.5份稀土氧化物、5份增强添加剂。纳米氧化铝的颗粒大小为30～60nm。稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇组成；其对应的重量比为2：1。增强添加剂的制备方法包括如下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，由如下对应重量份的原料制成：/n15～20份纳米氧化铝、4～7份三元乙丙橡胶、0.05～0.15份气相白炭黑、2～5份聚乙烯、1～3份石墨烯、4～6份聚乙二醇、0.5～1份稀土氧化物、5～8份增强添加剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，由如下对应重量份的原料制成：
15～20份纳米氧化铝、4～7份三元乙丙橡胶、0.05～0.15份气相白炭黑、2～5份聚乙烯、1～3份石墨烯、4～6份聚乙二醇、0.5～1份稀土氧化物、5～8份增强添加剂。


2.根据权利要求1所述的一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，由如下对应重量份的原料制成：
18份纳米氧化铝、6份三元乙丙橡胶、0.1份气相白炭黑、4份聚乙烯、2份石墨烯、5份聚乙二醇、0.8份稀土氧化物、7份增强添加剂。


3.根据权利要求1或2所述的一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，所述纳米氧化铝的颗粒大小为30～60nm。


4.根据权利要求1或2所述的一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，所述稀土氧化物是由氧化镧、氧化钇组成。


5.根据权利要求4所述的一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，所述氧化镧、氧化钇对应的重量比为2～3：1。


6.根据权利要求1或2所述的一种可快速成型的3D打印材料，其特征在于，所述增强添加剂的制备方法包括如下步骤：
1)对硅藻土进行电子束辐照处理，完成后取出备用；
2)对步骤1)处理后的硅藻土进行研磨处理，完成后过100目筛得硅藻土粉备用；
3)对重晶石进行煅烧处理，控制煅烧的温度为500～600℃、时长为1～1.5h，完成后粉碎过500目筛后得重晶石粉备用；
4)将步骤2)中所得的硅藻土粉和步骤3)中所得的重晶石粉按照重量比为20～25:1混匀后倒入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞英，
申请(专利权)人：广州慧能新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44