一种低温成型的水溶性支撑蜡材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种3D打印用低温成型的水溶性支撑蜡材及其制备方法和应用，水溶性蜡材包含以下重量份数的组分：蜡组分50

【技术实现步骤摘要】
一种低温成型的水溶性支撑蜡材及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及3D打印材料的制备领域，具体地说，涉及一种水溶性3D打印支撑蜡材及其制备方法。

技术介绍

[0002]MJP(MultiJetPrinting)多喷嘴喷墨3D打印属于快速成形技术的一种，它是一种数字模型文件为基础，通过喷墨打印头将光固化树脂、蜡型材料、粘结剂等建筑材料的逐层喷墨沉积来执行。在3D打印过程中通常需要使用支撑材料对3D部件悬垂区域进行支撑。在蜡型多喷嘴喷墨3D打印中，支撑材料以及结构材料均采用相变材料，通过加热以液态形式通过喷墨打印头喷射，然后常温固化，特别适用于珠宝铸造领域。然而，与模型材料不同，支撑材料需要在3D部件中移除，目前主要支撑材料移除方法有两类，一类是有机溶剂去除，有机溶剂易燃易爆易挥发，且其储存条件苛刻，直接限制蜡材批量化生产；另一类是采用水溶性支撑材料，通过水洗去除支撑材料。
[0003]现有技术中有采用乙氧化的醇蜡作为水溶载体，乙氧化的醇蜡只有乙氧化达到一定量区才有较好的水溶性，但乙氧化程度高时，乙氧化的醇蜡粘度很大，为了达到可以喷射状态，需要加入不溶于水的相变醇蜡，水溶性差，且乙氧化程度大时耐老化差，长时间高温分子链会断裂；此外也有采用聚乙二醇系列乳化状态作为水溶载体，聚乙二醇同样存在耐老化差，且粘度很大，不利于低温喷射成型。

技术实现思路

[0004]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种适用于3D打印低温成型的水溶性支撑蜡材，在低温下能够喷射成型，且能够用水洗去除，环保安全。
>[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于包含以下重量份数的组分：
[0007]蜡组分50
‑
80份；
[0008]水溶性增粘树脂2
‑
30份；
[0009]所述蜡组分为碳原子数小于等于14的脂肪酸。
[0010]本专利技术中，脂肪酸作为水溶性支撑蜡的结晶性成型材料，冷却凝固界限明显，并且在弱碱性洗蜡水能够产生水溶作用。水溶性增粘树脂起到调节水溶性支撑蜡材的粘度以及硬度，能够匹配打印的稳定性和成型的稳定性。
[0011]作为优选地，所述蜡组分为碳原子数在10～14之间的脂肪酸。
[0012]作为优选地，所述蜡组分包括十四烷酸、十二烷酸、十二烷二酸(月桂二酸)中的一种或者几种。脂肪酸的分子链越小，在弱碱性洗蜡水里水溶性会越好，脂肪酸分子链长，可以适当的调整支撑蜡材的硬度和冷却速率。当脂肪酸分子链过长时，如十六酸或者十八酸时候，粘度过大不利于低温系统(如60
‑
70℃)喷射成型，并且水溶性较差。
[0013]作为优选地，所述水溶性支撑材料还包括抗氧化剂0.0001
‑
0.05份。抗氧化剂主
要能够减少在高温情况下蜡材的老化变黄问题。
[0014]作为优选地，所述抗氧化剂包括受阻酚类、受阻胺类、硫酸酯类、亚磷酸酯 类的一种或者几种。
[0015]作为优选地，所述水溶性增粘树脂包括酸改性松香树脂、水溶性固体丙烯酸 树脂中的一种或者几种。
[0016]作为优选地，水溶性增粘树脂包括伊斯曼的全氢化松香树脂Foral AX
‑
E，荒 川的氢化松香树脂KR610、KR612、KR614，韩华水性丙烯酸固体树脂S
‑
70，韩 华水性丙烯酸固体树脂S
‑
20，巴斯夫固体丙烯酸树脂joncryl 682，上海北陆化工 的水溶性松香系列，厦门海钜化工的K8150氢化松香树脂树脂的一种或者几种。
[0017]作为优选地，所述水溶性增粘树脂为全氢化松香树脂或氢化松香树脂。酸改 性的水溶性增粘树脂可以与弱碱反应生成盐而达到可水溶性，还可以调节水溶支 撑蜡材的硬度、粘度、蜡模型的强度和收缩率。
[0018]作为优选地，所述水溶性支撑蜡材的酸值为150
‑
250mg KOH/g，粘度 8
‑
10cps/70℃，熔融范围为35
‑
45℃。水溶性支撑蜡材的粘度较低，熔融温度低， 适合低温喷射成型。
[0019]进一步，本专利技术还提供一种所述的低温成型的水溶性支撑蜡材的制备方法， 其包括以下步骤：将蜡组分、抗氧化剂按所述份数称取混合，升温至70℃
‑
120℃， 待脂肪酸融化后，搅拌状态下加入对应份数的水溶性增粘树脂，搅拌直至水溶性 增粘树脂全部溶解，继续搅拌2h
‑
4h，搅拌速率为800
‑
1500rpm，将搅拌后的液体 通过0.22
‑
0.1微米孔径的滤膜，得到所述水溶性支撑材料。
[0020]进一步，本专利技术还提供一种所述的一种低温成型的水溶性支撑蜡材在3D打 印中的应用。
[0021]作为优选地，将所述水溶性支撑蜡材在多喷嘴喷墨型3D打印机中融化并喷 射，作为3D部件的支撑材料，打印完后用弱碱性洗蜡水清洗至支撑蜡材完全溶 化。弱碱性洗蜡水中的碱性物质与水溶支撑蜡材的脂肪酸和水性增粘树脂反应成 盐而能达到透明状水溶状态，从而实现支撑材料的移除。
[0022]作为优选地，所述弱碱性洗蜡水包括5
‑
15重量份碱剂和75
‑
95重量份水，所 述碱剂包括20
‑
50重量份胺类弱碱、20
‑
40重量份无机碱和10
‑
30重量份水，所述 胺类弱碱包括乙二胺、三乙胺、单乙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙 醇胺、四甲基氢氧化铵、吡啶的一种或者几种，所述无机碱包括碳酸氢盐、碳酸 盐、氨水等的一种或者几种。
[0023]作为优选地，所述弱碱性洗蜡水的PH值为8
‑
10，优选为PH值为9。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0025]1、脂肪酸有明确的熔点范围，能够快速冷却成型，对打印结构的精密度有很 好的保证。
[0026]2、脂肪酸和水溶性增粘树脂与弱碱性洗蜡水的碱性物质常温反应生成可以溶 于水的盐，可以水溶半透明状，存储安全，洗蜡不需要存储溶剂，洗蜡时无有机 挥发气体，保护员工安全。
[0027]3、脂肪酸作为水溶性支撑蜡材的主要成分，粘度比乙氧化的材料要小，易配 置喷射稳定的蜡材，且脂肪酸的热稳定好。
[0028]4、本专利技术的水溶性支撑蜡材适用于低温(如60
‑
70℃)喷射系统，在低温下 能有效
打印且打印质量稳定，能降低打印机温控系统限制，打印温度降低后，对 整个打印机的元器件减少伤害，延长使用寿命。
具体实施方式
[0029]为了便于理解本专利技术技术方案，以下结合具体实施例进行详细说明。
[0030]实施例1
[0031]按重量份准确称取原料：十二烷酸70份，伊斯曼的全氢化松香树脂Foral AX
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于包含以下重量份数的组分：蜡组分50
‑
80份；水溶性增粘树脂2
‑
30份；所述蜡组分为碳原子数小于等于14个的脂肪酸。2.如权利要求1所述的低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于：所述蜡组分为碳原子数在10～14之间的脂肪酸。3.如权利要求2所述的低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于：所述蜡组分包括十四烷酸、十二烷酸、十二烷二酸中的一种或者几种。4.如权利要求1所述的低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于：所述水溶性支撑材料还包括抗氧化剂0.0001
‑
0.05份；所述抗氧化剂包括受阻酚类、受阻胺类、硫酸酯类、亚磷酸酯类的一种或者几种。5.如权利要求1所述的低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于：所述水溶性增粘树脂包括酸改性松香树脂、水溶性固体丙烯酸树脂中的一种或者几种。6.如权利要求1所述的低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于：所述水溶性增粘树脂为全氢化松香树脂或氢化松香树脂。7.如权利要求1所述的低温成型的水溶性支撑蜡材，其特征在于：所述水溶性支撑蜡材的酸值为150
‑
250mgKOH/g，粘度8
‑
10cps/70℃，熔融范围为35
‑
45℃。8.一种如权利要求1～7任一项所述的低温成型的水溶性支撑蜡材的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺炜，何成，吴飞阳，裴文剑，
申请(专利权)人：浙江闪铸三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：