一种丝状粘土材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种丝状粘土材料的制备方法。通过本发明专利技术所公开的制备方法，使用了预先进行改性处理增加塑性、流动性和韧性的粘土材料，最后得到的丝状粘土材料具有尺寸精度好、成型形状容易控制、成型温度低、力学性能好，成本低廉等优点；另一方面，促进了3D打印成型技术的推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种丝状粘土材料的制备方法本申请是申请号为2015109809410，申请日为2015年12月24日，专利技术创造名称为“一种用于3D打印的丝状粘土材料及其制备方法”的专利的分案申请。
本专利技术涉及一种3D打印材料及其制备方法，具体涉及一种用于3D打印的丝状粘土材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，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。随着3D打印技术的发展和应用，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。粘土作为人类应用最早的无机材料之一，具有存量丰富、成本低廉的优点，至今依然是人们生活中应用最多的无机材料，粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制，房屋修建、铺设道路等，还能用于工业，如高分子材料中的填料、废水的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展，各种材料被应用于3D打印，传统材料的使用方法也发生了改变，3D打印技术的出现，同样为粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候，人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末，然后通过直接或间接的方法得到陶瓷产品，但陶瓷粉末的制备方法复杂且成本高昂，严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯体，然后烧结得到陶瓷，但由于工艺、技术的缺陷，成型的陶瓷胚体具有结构简单，尺寸精度差等缺点，严重限制了粘土及其制品在生活中的应用，如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷，完全可以完善并解决上述的缺陷，因此，将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型，高塑性的粘土力学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型，而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差，不利于成型过程中的粘结和挤出，因而，需要对粘土进行改性处理，得到适合用于3D打印技术的粘土材料，是粘土能用于3D打印技术的前提条件。
技术实现思路
本专利技术为了扩大3D打印技术在生活中的应用范围，对粘土进行改性处理，增加粘土的塑性、流动性和韧性，使粘土材料能用于3D打印技术，从而提出一种用于3D打印的丝状粘土材料及其制备方法。本专利技术一种用于3D打印的丝状粘土材料，其特征在于按重量份计由以下原材料制备得到：粘土50-65份，溶剂30-40份，载体20-35份，增塑剂8-12份，乳化剂5-10份，增韧剂3-8份，其中所述的粘土为经过高温煅烧去除了有机质的细度为1000-2000目的高岭土、蒙脱土中的一种或两种；所述的溶剂为水与乙醇按1∶1混溶的乙醇溶液；所述的载体为聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或多种；所述的增塑剂为甲基硅油、氨基硅油、邻苯二甲酸钠中的一种或多种；所述的乳化剂为烷基铵盐、烷基磷酸盐、脂肪醇硫酸盐、烷基磺酸盐中的一种或多种；所述的增韧剂为碳化硅晶须、氮化硅晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化铝晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须中的一种或多种。上述一种用于3D打印的丝状粘土材料是通过以下制备方法得到的，其特征在于具体步骤如下：1、将50-65重量的粘土、30-40重量份的溶剂、3-8重量份的增韧剂加入行星式球磨机中进行混合研磨0.5-1h，然后加入5-10重量份的乳化剂，用超声波进行乳化处理20-30min，采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到粘土混合物粉末材料；2、将步骤1得到的粘土混合物粉末材料与8-12重量份的增塑剂、20-35重量份的载体放入高速混合机中在200-300r/min的速度下混合处理30-40min出料，用双螺杆挤出机进行挤出，并拉丝，制成直径为1.75mm、3mm，直径误差在5％以内的细丝，收集细丝得到粘土3D打印材料，拉丝过程中采用冷风进行冷却。本专利技术为了得到适用于3D打印技术的粘土材料，对粘土进行改性处理，增加粘土的塑性、流动性和韧性，使粘土材料能用于3D打印技术，将粘土分散在载体中，打印时成型温度低，熔融后既可进行成型打印，冷却后固化定型；加入增塑剂使粘土塑性更好；加入了增韧剂，提高了粘土的韧性，3D打印成型时力学性能更好，打印得到的产品韧性也更加优异；加入乳化剂对粘土进行乳化处理，将粘土分离包裹成为独立的细小颗粒，通过干燥形成固体粘土颗粒，利于成型后的脱塑处理，并且在烧结时粘土形成的陶瓷颗粒大小均匀，排列规整，陶瓷产品性能更好；采用上述改性方法得到的粘土材料具有塑性好，易成型，力学性能好，精度高的优点，适用于3D打印成型技术，促进了3D打印成型技术的推广应用，具有广阔的市场前景。本专利技术突出的特点和有益效果在于：1、本专利技术将粘土与树脂载体混熔，利用乳化剂对粘土进行乳化处理，将粘土分离包裹成为独立的细小颗粒，通过干燥形成固体粘土颗粒，利于成型后的脱塑处理，并且在烧结时粘土形成的陶瓷颗粒大小均匀，排列规整，陶瓷产品性能更好。2、本专利技术提出了对粘土进行改性处理的方法，制备得到一种具有塑性好，易成型，成型温度低，力学性能好，精度高的粘土材料。3、本专利技术方法制得的产品尺寸精度好，成型形状容易控制，且方法简单可靠，成本低廉。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。实施例11、将50重量的细度为1000目的高岭土、30重量份的水与乙醇按1∶1混溶的乙醇溶液、3重量份的碳化硅晶须加入行星式球磨机中进行混合研磨0.5h，然后加入5重量份的烷基铵盐，用超声波进行乳化处理20min，采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到粘土混合物粉末材料；2、将步骤1得到的粘土混合物粉末材料与8重量份的甲基硅油、20重量份的聚乳酸放入高速混合机中在200r/min的速度下混合处理30min出料，用双螺杆挤出机进行挤出，并拉丝，制成直径为1.75mm，直径误差在5％以内的细丝，收集细丝得到粘土3D打印材料，拉丝过程中采用冷风进行冷却。实施例21、将65重量的细度为1000蒙脱土、40重量份的水与乙醇按1∶1混溶的乙醇溶液、8重量份的氮化硅晶须加入行星式球磨机中进行混合研磨1h，然后加入10重量份的烷基磷酸钠，用超声波进行乳化处理30min，采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到粘土混合物粉末材料；2、将步骤1得到的粘土混合物粉末材料与12重量份的邻苯二甲酸钠、35重量份的聚乙烯放入高速混合机中在300r/min的速度下混合处理40min出料，用双螺杆挤出机进行挤出，并拉丝，制成直径为3mm，直径误差在5％以内的细丝，收集细丝得到粘土3D打印材料，拉丝过程中采用冷风进行冷却。实施例31、将50重量的细度为2000目的高岭土、40重量份的水与乙醇按1∶1混溶的乙醇溶液、5重量份的钛酸钾晶须加入行星式球磨机中进行混合研磨0.5h，然后加入5重量份的脂肪醇硫酸钠，用超声波进行乳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝状粘土材料的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备：(1)将50‑65重量份的粘土、30‑40重量份的溶剂、3‑8重量份的增韧剂加入行星式球磨机中进行混合研磨0.5‑1h，然后加入5‑10重量份的乳化剂，用超声波进行乳化处理20‑30min，采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到粘土混合物粉末材料；(2)将步骤(1)得到的粘土混合物粉末材料与8‑12重量份的增塑剂、20‑35重量份的载体放入高速混合机中在200‑300r/min的速度下混合处理30‑40min出料，用双螺杆挤出机进行挤出，并拉丝，制成直径为1.75mm、3mm，直径误差在5％以内的细丝，收集细丝得到粘土3D打印材料，拉丝过程中采用冷风进行冷却。

【技术特征摘要】
1.一种丝状粘土材料的制备方法，其特征在于，通过以下步骤制备：(1)将50-65重量份的粘土、30-40重量份的溶剂、3-8重量份的增韧剂加入行星式球磨机中进行混合研磨0.5-1h，然后加入5-10重量份的乳化剂，用超声波进行乳化处理20-30min，采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到粘土混合物粉末材料；(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：南安市品龙新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35