一种用于三维喷射成型工艺超低粘度粘结剂及其制备方法技术

一种用于三维喷射成型工艺超低粘度粘结剂及其制备方法，属于三维打印技术领域。分为A、B两个组分，A组分为增强剂，在粉末和胶粘剂中生成“分子桥”增强粘结强度，包含双反应性单体、稀释剂、PH调节剂、稳定剂；B组分为胶粘剂，包含环氧树脂、固化剂、稀释剂、表面张力调节剂、防喷头堵塞剂。本发明专利技术的粘合剂喷射3D打印技术为双喷头喷射成形，在打印过程中，先喷射A组分，再喷射B组分，保持80

【技术实现步骤摘要】
一种用于三维喷射成型工艺超低粘度粘结剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于增材制造领域，具体涉及粘合剂喷射3D打印技术的粘结剂及制备方法。

技术介绍

[0002]粘合剂喷射成型(Binder Jetting Printing，BJP)又称三维印刷(Three
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Dimension Printing,3DP)，该技术基于微滴喷射原理，对松散粉末按照电脑设计好的路径进行选择性喷射粘结，层层堆积成型，经过后处理，最终获得所需制件。
[0003]目前采用粘结剂喷射成型针对金属粉末粘结剂主要有水性粘结剂、有机溶剂型粘结剂。其中水性粘结剂主要粘接成分为PVA、PVP、PVB等水溶性高分子，该种粘结剂喷涂到粉末表面后需要加热促进水分的挥发(需要对腔体进行40
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80℃的保温)，在粉末表面生成一层极性高分子膜，产生粘接强度，素坯强度较弱，所以需要在固体粉末中加入固体粘结剂(PVA、PVP、PVB或淀粉)增强素坯强度。由于粉末与固体粘结剂密度、表面极性不同，掺杂的固体粘结剂在粉末中易出现分布不均、从粉末中析出的现象，影响素坯强度与精度。ExOne公司的ProMetal RTS
‑
300打印机和Hewlett
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Packard公司的HP Metal Jet金属3D打印机均采用上述方法进行金属打印。有机溶剂型粘结剂主要有酚醛类、UV丙烯酸酯类。武汉易制推出的3D打印机采用酚醛胶粘剂，该粘结剂粘接强度高、固化温度高(一般为200℃固化2h)，同时酚醛碳残留高，影响最终金属成分，进而影响强度。UV胶粘剂储存稳定性优秀、粘度可调、脱脂灰分残留低，但需要采用紫外光照进行固化需要增加光固化组件，机器结构较复杂，增加设备成本。
[0004]针对目前存在的问题，本专利技术目的是制备出一款超低粘度双组分胶粘剂，其中，A组分为增强剂，B组分为胶粘剂，A组分经水解后能与无机粉末表面的羟基生成化学键，另一端能与环氧基团发生反应，在粉体与B组分胶粘剂中生成“分子桥”，提高素坯强度。B组分为的单组份环氧胶粘剂，该胶粘剂常温不固化、中温加热即可固化、灰分残留低、粘度低，可采用普通商业喷头即可喷射成型，后期固化温度低(固化温度在130
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150℃)，可降低3DP设备制造成本、减少能耗、绿色环保。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种用于3DP工艺双组分超低粘度粘结剂及其制备方法。
[0006]本专利技术粘结剂粘度极小，无不溶物。本专利技术对3DP机器要求不高，对喷头要求较低，胶水适应性较广，可使用价格低廉的商业喷头。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0008]提出了一种用于3DP打印工艺双组分胶粘剂，其特征在于，包括A、B双组分胶粘剂，A组分为增强剂，B组分为粘接剂。
[0009]其中，A组分配方如下表所示
[0010][0011]本专利技术还提供了上述A组分增强剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将pH调节剂配制成10％的水溶液备用；pH调节剂为酸或碱；
[0013]S2、将双反应单体加入到稀释溶剂中搅拌备用；
[0014]S3、边搅拌边将S1中的pH调节剂滴加到S2体系中，将pH值调节为酸性或碱性；
[0015]S4、边搅拌边向S3体系中加入稳定剂，持续搅拌30
‑
60分钟，直到溶液变成完全透明，水解完成，可进行上机打印；
[0016]进一步当双反应性单体为3
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷时，S3调节为酸性，调节pH值为3
‑
6；当双反应性单体为N
‑
β
‑
(氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
β
‑
(氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷时，S3调节为碱性，调节pH值为8
‑
11；
[0017]其中，B组分粘接剂配方如下表所示
[0018][0019][0020]本专利技术还提供了上述B组分粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
[0021]X1、将基料置于稀释剂中机械搅拌均匀，使基料全部溶解；
[0022]X2、向X1混合均匀后的混合物中边机械搅拌边加入防喷头堵塞剂、表面张力调节剂；
[0023]X3、向X2混合物中边搅拌边加入潜伏性固化剂，机械搅拌30min，超声、过滤，即制得透明均一粘结剂。
[0024]本专利技术超低粘度粘结剂的用于三维喷射成型工艺的方法，分别将A、B双组分胶粘剂上机后，喷射一层含有羟基的粉末，然后先喷射一层A组分，再喷射一层B组分，然后进行多次粉末
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A组分
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B组分的喷射，保持成型仓粉末温度在80
‑
110℃范围内，使得A组分硅羟基与粉末表面的羟基脱水缩合生成化学键，整个制件打印结束后，将整个成型仓置于130
‑
150℃温度下加热1
‑
3h，使得B胶粘剂固化的同时A组分的氨基或环氧基与B组分的环氧基发生键合，在粉末与环氧胶粘剂之间生成“分子桥”，增大环氧对粉末的粘结强度，最终获得高强度素坯。
[0025]进一步所属的粉末为金属粉末、氧化铝、氧化锆陶瓷粉末等任意一种或几种，金属粉末包含不锈钢粉末、镍合金、钛合金、钴铬合金等；整个制件固化之后进行行脱脂和烧结过程。
[0026]本专利技术的优势在于：本专利技术通过提出A、B两组分粘度均低于6mPa
·
s，适用于3DP打印工艺，同时A组分的存在，使得粉末与粘接剂之间生成“分子桥”，增大B组分粘接剂的粘结强度；同时，A、B组分均具有极低的粘度，该胶粘剂适应性广，降低了对喷头的要求，可采用成本较低的商用喷头，降低设备成本；此外，该工艺不需要对粉末进行处理即可达到所需素坯强度，对粉末要求低，可打印粉末范围广，该胶粘剂灰分残留极低，可提升最终制件致密度和强度。可用于金属粉末及氧化铝、氧化锆陶瓷粉末均可直接打印。
附图说明
[0027]图1是本专利技术金属3D成型设备结构示意图；图中：1、喷头A，2、喷头B，3、成型缸，4、打印件，5、粉末收集仓，6、铺粉辊，7、供粉缸。
[0028]图2是实施例1提供的316L不锈钢金属打印零件绿坯图。
[0029]图3是实施例1提供的316L不锈钢金属烧结后零件实物图。
[0030]图4是实施例2提供的17
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4PH不锈钢金属打印零件绿坯图。
[0031]图5是实施例3提供的420不锈钢金属打印零件绿坯图。
[0032]图6是实施例4提供的氧化锆陶瓷打印零件绿坯图。
具体实施方式
[0033]以下，针本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于三维喷射成型工艺超低粘度粘结剂，其特征在于，包括独立的A组分和B组分，A组分为增强剂，B组分为粘接剂；其中，A组分配方如下表所示B组分粘接剂配方如下表所示2.制备权利要求1所述的粘结剂的方法，其特征在于，A组分增强剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将pH调节剂配制成10％的水溶液备用；pH调节剂为酸或碱；S2、将双反应单体加入到稀释溶剂中搅拌备用；S3、边搅拌边将S1中的pH调节剂滴加到S2体系中，将pH值调节为酸性或碱性；S4、边搅拌边向S3体系中加入稳定剂，持续搅拌30
‑
60分钟，直到溶液变成完全透明，水解完成，可进行上机打印；
上述B组分粘结剂的制备方法，包括以下步骤：X1、将基料置于稀释剂中机械搅拌均匀，使基料全部溶解；X2、向X1混合均匀后的混合物中边机械搅拌边加入防喷头堵塞剂、表面张力调节剂；X3、向X2混合物中边搅拌边加入潜伏性固化剂，机械搅拌30min，超声、过滤，即制得透明均一粘结剂。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，关于A组分的制备，当双反应性单体为3
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷时，S3调节为酸性，调节pH值为3
‑
6；当双反应性单体为N
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β
‑
(氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新朵，张苗苗，赵新，薛彦芳，李振亮，朱雨薇，贾乙，
申请(专利权)人：北京城市学院，
类型：发明
国别省市：