一种3D常温打印糊状材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种3D常温打印糊状材料及其制备方法，属于3D打印技术领域。本发明专利技术解决的技术问题是提供一种3D常温打印糊状材料的制备方法。该方法在低温条件下将矿渣微粉及环氧树脂、环氧丙烷丁基醚通过行星式球磨机球磨，再加入聚合物粉末及纯碱溶液、少量减水剂，制成糊状3D打印用聚合物/矿渣微粉成型材料。在打印时糊状成型材料的固化依赖于自身的常温固化反应，不需要采用激光或紫外光层层固化，工艺简单。且矿渣微粉本身优异的潜在水硬活性性能，由喷头喷射在平台上便迅速在纯碱溶液作用下固化反应，凝固速度快，常温下即可实现打印，且打印制品的精度得以提升。

A kind of 3D paste material at normal temperature and its preparation method

The invention relates to a 3D normal temperature printing paste material and a preparation method thereof, belonging to the field of 3D printing technology. The invention solves the technical problem of providing a preparation method of 3D printing paste material at normal temperature. At low temperature, the slag powder, epoxy resin and propylene oxide butyl ether are milled through planet ball mill, and then polymer powder and soda solution and a small amount of water reducing agent are added to make paste polymer / slag micro powder molding material for 3D printing. When printing, the curing of paste molding material depends on its curing reaction at room temperature. It does not need laser or UV curing. The potential water hard activity of the slag powder is excellent, and the spray head is sprayed on the platform and quickly solidified under the action of pure alkali solution. The solidification rate is fast, the printing can be realized under the normal temperature, and the precision of the printing products can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种3D常温打印糊状材料及其制备方法
本专利技术涉及一种3D常温打印糊状材料及其制备方法，属于3D打印

技术介绍
3D打印即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，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印技术利用三维CAD模型在一台设备上可快速而精确地制造出复杂结构零件，从而实现“自由制造”，解决传统工艺难加工或无法加工的局限，并大大缩短了加工周期。按照材料堆积方式，3D打印技术可以分为容器内光固化，材料喷射，粘结剂喷射，材料挤压成形，粉末床烧结/熔化，片层压成法，定向能量沉积七种。申请号为201010530017.X的专利技术专利公开了一种用于三维打印快速成型的材料及其制备方法，快速成型材料包括改性粉末材料A和粘结剂B，其中：改性粉末材料A的制备：将粉末材料与第一溶剂加入到球磨机或研磨机中研磨，得到粉末材料预处理料；将表面活性剂，润滑剂，有机树脂逐次加入到第二溶剂中，搅拌分散2～3h，得到改性液；将粉末材料预处理料与改性液混合，放入研磨机中，常温混合研磨，干燥，研磨粉碎，得到改性粉末材料Ａ；使用时，1份改性粉末材料A与0.01～0.07份粘结剂B配用。该专利技术材料作为三维打印快速成型机的成型原料，能够有效的在三维打印机上快速成型，可应用于多种不同型号的三维打印机。但是该专利依旧采用粉末进行3D打印。使用粉末进行3D打印成型的方法的缺点在于需要有特定的辅助设备以及高于熔点的温度，这无疑增加了制造的成本。因此，一种简单，快速，常温固化，成本较低的3D打印技术是急需的。申请号为201610231243.5的专利技术专利公开了一种新型热固性3D打印材料，此种材料是以热固性树脂为基体材料，由A、B两组分组成；A组分由液态基体树脂、稀释剂、增韧剂、填料、脱泡剂和颜料组成，B组分由固化剂或交联剂、脱泡剂和填料组成；将A组分、B组分分别物化成细小的雾滴，然后达到雾状混合效果，最后沉降到打印层，实现薄层打印；由于快速固化，打印时能达到层层堆砌不流淌；可以对最终产品进行中温后固化，提高强度。由此种热固性3D打印材料打印的产品表面光滑，强度高。该专利在打印时需要将A组分和B组分混合雾化，然后沉降到打印层，其方法复杂，工艺难度较大。申请号为201410182477.6的专利技术专利公开了一种3D打印成型方法，将聚合物、助剂和溶剂混合，得到膏状物，使用所述膏状物进行3D打印，其中在前一层的溶剂挥发后再打印上一层。该专利技术提出的方法适用于多种聚合物材料，且由于溶剂的作用，无需另加粘结剂，就可以直接用于3D打印。将溶解或溶胀法与3D打印技术相结合，不需要加热到熔融温度以上就可以实现成型，降低了能耗，节约了成本。该方法简单，但是，由于存在溶剂的挥发速度慢等问题，导致打印坯体固化慢，强度不足而易坍塌，从而影响打印效率和打印精度。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术的目的是提供一种仅需少量溶剂的3D常温打印糊状材料及制备方法，该糊状材料凝固速度快，常温下便可实现打印。本专利技术解决的技术问题是提供一种3D常温打印糊状材料的制备方法。本专利技术3D常温打印糊状材料的制备方法，制备得到的材料为基于聚合物/矿渣微粉的3D常温打印糊状材料，具体的方法包括如下步骤:a、球磨：将矿渣微粉、环氧树脂和环氧丙烷丁基醚混匀，转入行星式球磨机球磨，球磨至粒径小于80微米，得到混合粉；b、糊状材料制备：将a步骤得到的混合粉与聚合物粉末、纯碱、减水剂和水混匀，得到3D常温打印糊状材料.其中，各原料的重量份为：矿渣微粉10～50份，环氧树脂30～50份，环氧丙烷丁基醚5～20份，聚合物粉末20～40份，纯碱4～10份、减水剂3～8份，水20～50份。优选的，各原料的重量份为：矿渣微粉20～40重量份，环氧树脂35～46重量份，环氧丙烷丁基醚11～17重量份，聚合物粉末24～36重量份，纯碱5～8重量份、减水剂4～7重量份，水30～40重量份。作为优选方案，各原料的重量份为：矿渣微粉30重量份，环氧树脂40重量份，环氧丙烷丁基醚15重量份，聚合物粉末32重量份，纯碱6重量份、减水剂5重量份，水38重量份。a步骤主要是球磨的步骤，将特定的原料混匀后转入行星式球磨机进行球磨。行星式球磨机是混合、细磨、小样制备、纳米材料分散、新产品研制和小批量生产高新技术材料的必备装置。其工作原理是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚，对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的。行星式球磨机在同一转盘上装有四个球磨罐，当转盘转动时，球磨罐在绕转盘轴公转的同时又围绕自身轴心自转，作行星式运动。罐中磨球在高速运动中相互碰撞，研磨和混合样品。该产品能用干、湿两种方法研磨和混合粒度不同、材料各异的产品，研磨产品最小粒度可至0.1微米。能很好的实现各种工艺参数要求，同时由于其小批量、低功耗、低价位的优点，因此，本专利技术的球磨磨优选在行星式球磨机中进行，更好的保证了球磨后的粉末粒径小于80微米。市售的行星式球磨机均适用于本专利技术。本专利技术a步骤所述的“球磨至粒径小于80微米”可以通过如下具体操作来实现：将球磨后的材料过150目筛，筛上物质返回球磨工序继续球磨，直至所有物料均过150目筛，即可得到粒径小于80微米的粉末。球磨的原料为矿渣微粉、环氧树脂以及环氧丙烷丁基醚。其中，矿渣微粉是由矿渣研磨后的粉末，而矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物，即为高炉矿渣，简称矿渣。本专利技术在3D常温打印糊状材料添加一定量的矿渣微粉，可以降低成本，变废为宝，矿渣微粉本身具有优异的潜在水硬活性性能，可以提高打印制品的力学强度。环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。环氧丙烷丁基醚是由丁醇与环氧氯丙烷经开环醚化,再经环氧化而制得的缩水甘油醚，在本专利技术3D常温打印糊状材料中，环氧丙烷丁基醚可作为环氧活性稀释剂使用。可参与固化反应，成为环氧交联网结构的一部分。进一步优选的，a步骤中，为了更好的保证糊状材料的性能，优选采用低温行星式球磨机进行球磨。带空冷装置的行星球磨机，相当于给行星球磨机配置一台中央空调，能给行星球磨机提供持续5℃左右的冷风，把研磨产生的热量带走，有效控制研磨罐的温度，使球磨的温度为不高于20℃。b步骤将混合粉、聚合物粉末、纯碱、减水剂和水混匀，即可得到3D常温打印糊状材料，其混合方法可以采用常规技术。其中，聚合物粉末可以采用各种聚合物材料，包括热塑性聚合物材料和热固性聚合物材料。热塑性聚合物包括聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯等，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D常温打印糊状材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a、球磨：将矿渣微粉、环氧树脂和环氧丙烷丁基醚混匀，转入行星式球磨机球磨，球磨至粒径小于80微米，得到混合粉； b、糊状材料制备：将a步骤得到的混合粉、聚合物粉末、纯碱、减水剂和水混匀，得到3D常温打印糊状材料。

【技术特征摘要】
1.一种3D常温打印糊状材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a、球磨：将矿渣微粉、环氧树脂和环氧丙烷丁基醚混匀，转入行星式球磨机球磨，球磨至粒径小于80微米，得到混合粉；b、糊状材料制备：将a步骤得到的混合粉、聚合物粉末、纯碱、减水剂和水混匀，得到3D常温打印糊状材料。2.根据权利要求1所述的3D常温打印糊状材料的制备方法，其特征在于，各原料的重量份为：矿渣微粉10～50份，环氧树脂30～50份，环氧丙烷丁基醚5～20份，聚合物粉末20～40份，纯碱4～10份、减水剂3～8份，水20～50份。3.根据权利要求2所述的3D常温打印糊状材料的制备方法，其特征在于，矿渣微粉30重量份，环氧树脂40重量份，环氧丙烷丁基醚15重量份，聚合物粉末32重量份，纯碱6重量份、减水剂5重量份，水38重量份。4.根据权利要求1～3任一项所述的3D常温打印糊状材料的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51