用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术涉及3D打印和粘结剂技术领域，公开了一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂及其制备方法和使用方法，按照重量份数计算，包括20

【技术实现步骤摘要】
用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂及其制备方法和使用方法


[0001]本专利技术涉及3D打印和粘结剂
，尤其涉及一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]粘结剂喷射(Binder Jetting,简称BJ)3D打印技术是基于离散堆积原理，利用喷头喷射粘结剂微滴将粉末材料层层粘住并成型的3D打印技术，具有成本低、自动化程度高、对加工零件形状结构没有特别要求等优点。
[0003]此技术在最近数年发展迅速，Exone、Desktop Metal、GE、HP、Digital Metal等公司相继推出了多种不同成型尺寸的微喷射粘结3D打印机。多种金属、陶瓷、复合材料等都已经能够被成功打印，相应的3D打印产品也逐渐应用到汽车零部件和模具等工业领域。
[0004]粘结剂是粘结剂喷射3D打印非常重要的耗材之一，其性能决定了打印件的质量。现有常见的用于打印金属、陶瓷或复合材料的粘结剂为有机粘结剂，例如呋喃树脂或酚醛树脂等。这类粘结剂多为双组份，喷射的粘结剂依靠与粉末中添加的固化剂发生物理化学反应而硬化，或者依靠粉末中的催化剂催化而加速自硬化，以使打印坯体在常温下即可固化。固化后的坯体可以直接进行脱脂和烧结以获得高致密度的零件。
[0005]但以上粘结剂的VOC挥发量高且气味大，对环境有污染，并且容易出现堵塞喷头的现象。此外，上述粘结剂还需要打印设备配有自动化的催化剂或固化剂的拌料设备，对设备的要求较高。

技术实现思路

[0006]基于以上的现有的技术缺陷，本专利技术的首要目的旨在提出了一种无需添加固化剂或催化剂的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂。
[0007]本专利技术的另一目的在于提出上述用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂的制备方法，工艺简单，制造成本低。
[0008]本专利技术还提出一种所述用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂的使用方法，操作简便，生产效率高。
[0009]为达以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，按照重量份数计算，包括20
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30份基料、40
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60份溶剂、8
‑
15份增湿剂、4.5
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11.5份流平剂和0.3
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0.7份缓蚀剂；
[0011]所述基料为有机酸和多羟基醛的混合物，所述有机酸为草酸、苹果酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸和苯乙酸中的至少一种；
[0012]所述多羟基醛为甘露糖、果糖、蔗糖、葡萄糖和低聚半乳糖中的至少一种。
[0013]具体的，所述有机酸和所述多羟基醛的混合比例为1：(1
‑
2)，所述基料的pH值为7
‑
8。
[0014]优选的，所述溶剂为去离子水。
[0015]优选的，所述增湿剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙三醇和1,3
‑
丁二醇中的一种或几种。
[0016]优选的，所述流平剂为丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丙醚和二丙二醇丁醚中的一种或几种。
[0017]优选的，所述缓蚀剂为苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑钠盐、山梨醇、木糖醇、山梨醇磷酸酯、麦芽糖醇和偏硅酸钠中的一种或多种。
[0018]进一步的，本专利技术提出了一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂的制备方法，用于制备以上所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，包括如下步骤：
[0019]S1)按照重量份数计算，称取20
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30份基料、40
‑
60份溶剂、8
‑
15份增湿剂、4.5
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11.5份流平剂和0.3
‑
0.7份缓蚀剂；
[0020]S2)将基料与溶剂混合，常温搅拌10
‑
30分钟，制得混合液；
[0021]S3)然后将所述混合液加热至60
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80℃，搅拌30
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60min，然后冷却并搅拌至室温，制得冷却液；
[0022]S4)在所述冷却液中加入所述增湿剂和所述流平剂，常温搅拌20
‑
40min，制得混合剂；
[0023]S5)在所述混合剂中加入所述缓蚀剂，常温搅拌10
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30min，即制得所述用于喷射3D打印的粘结剂。
[0024]进一步的，本专利技术还提出了一种以上所述粘结剂喷射3D打印的粘结剂的使用方法，包含如下步骤：
[0025]T1)采用打印粉末，在3D打印机的打印仓中通过喷射所述用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，在工作台上打印制得生坯；
[0026]T2)将工作台上的所述生坯与四周未粘接的打印粉末一起送入烘箱或加热炉中加热，保温，然后再在自然冷却后将未粘接的粉末去除，即制得已固化的打印坯体。
[0027]优选的，步骤T1)中，打印粉末为金属粉末、金属氧化物粉末和陶瓷粉末中的至少一种。
[0028]优选的，步骤T2)中，加热温度为200
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250℃，保温时间为30
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80min。
[0029]本专利技术的技术方案的有益效果为：所述用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，以有机酸和多羟基醛的混合物为基料，多羟基醛含有多个羟基，更容易与有机酸中的羧基发生酯化反应。糖类属于多羟基醛中的一种，以糖类为原料更环保且更廉价，且糖类物质的水溶性较好，可以采用水为溶剂，具有更优的制造成本。
[0030]进一步的，本专利技术提出的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂的制备方法，工艺简单，且无需特殊设备，具有较低的制造成本。
[0031]再有，本专利技术还提出了使用所述粘结剂喷射3D打印的粘结剂的方法，操作简便，打印过程无气味，粘结剂不易堵塞喷头，生坯经过加热脱脂和烧结即可获得高致密度的最终零部件，可有效提高3D打印的生产效率。
具体实施方式
[0032]在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本
说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0033]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本专利技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由权利要求及其等同物限定。
[0034]下面结合具体实施方式进一步说明本专利技术的技术方案。
[0035]一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，按照重量份数计算，包括20
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30份基料、40
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60份溶剂、8
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15份增湿剂、4.5
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11.5份流平剂和0.3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，其特征在于，按照重量份数计算，包括20
‑
30份基料、40
‑
60份溶剂、8
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15份增湿剂、4.5
‑
11.5份流平剂和0.3
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0.7份缓蚀剂；所述基料为有机酸和多羟基醛的混合物，所述有机酸为草酸、苹果酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸和苯乙酸中的至少一种；所述多羟基醛为甘露糖、果糖、蔗糖、葡萄糖和低聚半乳糖中的至少一种。2.根据权利要求1所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，其特征在于，所述有机酸和所述多羟基醛的混合比例为1：(1
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2)，所述基料的pH值为7
‑
8。3.根据权利要求1所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，其特征在于，所述溶剂为去离子水。4.根据权利要求1所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，其特征在于，所述增湿剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙三醇和1,3
‑
丁二醇中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，其特征在于，所述流平剂为丙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丙醚和二丙二醇丁醚中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，其特征在于，所述缓蚀剂为苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑钠盐、山梨醇、木糖醇、山梨醇磷酸酯、麦芽糖醇和偏硅酸钠中的一种或多种。7.一种用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
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6任一所述的用于粘结剂喷射3D打印的粘结剂，包括如下步骤：S1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫国栋，陈功举，金枫，屈志，
申请(专利权)人：广东峰华卓立科技股份有限公司四川卓华增材制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：