CN103833258A - 一种用于3d打印机的胶水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于3D打印机的胶水及其制备方法，所述胶水是由以重量份计算的去离子水55-75份，乙二醇12-18份，异丙醇15-20份，三乙醇胺10-13份，壬基酚聚氧乙烯醚3-6份，聚乙烯醇3-6份，工业染料0-5份经过搅拌、静置、除氧、过滤等步骤制备而成。本发明的胶水减少了打印后的物体的固化时间，异丙醇增强了聚乙烯醇的溶解，使得每层之间的粘性得到了加强，增强了打印物体的拉伸强度和硬度，减少了热风固化和硬化的时间，提高了效率降低了能耗。本发明的方法简单，可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉3D打印耗材技术领域，具体涉及一种用于3D打印机的胶水及其制备方法。
背景技术
3D打印技术又称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
3D打印技术发展的核心不在于打印，而是在于材料技术的制约，只有新材料技术发展了，3D打印技术才能进一步实用化，目前3D打印机已经用来制作模具、人体骨骼等，当然也可以用来打印相对简单的生活用品。3D打印耗材总体分为几类：粉末类耗材，用于激光烧结成型；光敏类耗材，用于光固化成型；熔融丝料类耗材，用于熔融堆积成型；还有纸张耗材、喷塑耗材等。
采用粉末类材料3D打印物品时需要混合粘结剂才能打印出固定的形状的物品。现有的用于3D打印的粘结剂存在干燥固化时间长、固化不彻底等缺陷，难以获得精确度高度的物品。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的在于提供一种用于3D打印机的胶水，缩短胶水的固化时间，提升固化程度，改善粉末的粘结力，提高打印出来的3D产品的精确性，
本发明的另一目的在于提供一种用于3D打印机的胶水的制备方法，获得一种能用于3D打印，且粘结力强、固化时间段的胶水。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：
一种用于3D打印机的胶水，其是由以重量份计算的以下原料制备而成：
去离子水：55-75份
乙二醇：12-18份
异丙醇：15-20份
三乙醇胺：10-13份
壬基酚聚氧乙烯醚：3-6份
聚乙烯醇：3-6份
工业染料：0-5份。
本发明还可以通过以下方案实现：
作为本发明的一种优选的方案，所述胶水是由以重量份计算的以下原料制备而成：
去离子水：60-70份
乙二醇：15-18份
异丙醇：15-17份
三乙醇胺：11.5-12.5份
壬基酚聚氧乙烯醚：3.75-5.5份
聚乙烯醇：3.5-4.5份
工业染料：2-5份。
在上述方案中，乙二醇用于调节胶水的粘度，使胶水的粘度在合适的范围内；异丙醇用于增强胶水的挥发性能，能有效缩短产品的固化时间和干燥时间；三乙醇胺调节胶水的PH值，能有效延长打印喷头的使用时间；壬基酚聚氧乙烯醚调节胶水的表面张力；聚乙烯醇调节墨水对粉末颗粒的粘结性能。在本发明中由于与胶水结合的3D打印粉末中的主要成型材料是石膏，加热会使半水石膏中的水挥发，逐渐变成无水石膏，无水石膏固化需要的水分更多而打印胶水中的去离子水的量是一定的，就会造成粉末在重复利用时出现粘接不牢的情况，异丙醇的挥发性能强，减少了加热固化的时间，使得铺粉仓中的没有打印到胶水的粉末可以反复利用。
作为本发明的优选的实施方案，所述工业染料为青色染料、品红色染料、黄色染料、黑色染料中的一种。本发明中通过添加不同的颜料获得不同颜色的胶水；不添加工业染料时得到的是无色透明的胶水；在3D打印时通过添加不同颜色的胶水能控制打印物品的颜色。
一种用于3D打印机的胶水的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照：去离子水，聚乙烯醇，壬基酚聚氧乙烯醚，异丙醇，乙二醇，工业染料，三乙醇胺的顺序加入到搅拌桶中搅拌；
2）静置；
3）除氧：0.2-0.8厘帕负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：采用过滤系统过滤后制成可用于3D打印的打印胶水。
上述方案中，先加入去离子水和聚乙烯醇是为了达到聚乙烯醇充分溶解的目的，壬基酚聚氧乙烯醚是表面活性剂起分散作用，乙二醇增强胶水的流动性和湿润性能，异丙醇助溶，三乙醇胺调节PH值，聚乙烯醇增加粘结性，工业染料用于调色。
上述方案中过滤系统优选自申请人在中国专利CN201320465826.6所公开的过滤系统，这种过滤方式能有效的去除胶水中杂质和胶水中含有的空气，改善胶水在打印过程中的流动性减少打印过程中喷头堵塞的频率。
作为本发明的优选方案，步骤1）中，搅拌的速度为70-100r/min，搅拌时间为80-100分钟。
作为本发明的优选方案，步骤2）中静置的时间为20-50小时。
作为本发明的优选方案，步骤3）中压力范围为0.2-0.8厘帕。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的胶水减少了打印后的物体的固化时间，异丙醇作为快干剂的同时增强了聚乙烯醇的溶解，使得每层之间的粘性得到了加强，增强了打印物体的拉伸强度和硬度，减少了热风固化和硬化的时间，提高了效率降低了能耗。本发明的方法简单，可操作性强。
下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
以下是本发明列举出的具体的实施例。
实施例1
一种用于3D打印机的胶水，其通过以下方法制备而成：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照一定的顺序加入到搅拌桶中以每分钟70转的速度搅拌100分钟；
2）静置20小时；
3）除氧：负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：过滤后制成可用于3D打印的打印胶水；
其中各原料的添加料以重量份计算分别为：去离子水55份，乙二醇12份，异丙醇20份，三乙醇胺13份，壬基酚聚氧乙烯醚3份，聚乙烯醇3份，青色染料2份。
实施例2
一种用于3D打印机的胶水，其通过以下方法制备而成：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照一定的顺序加入到搅拌桶中以每分钟80转的速度搅拌90分钟；
2）静置48小时；
3）除氧：负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：过滤后制成可用于3D打印的打印胶水；
其中各原料的添加料以重量份计算分别为：去离子水60份，乙二醇15份，异丙醇20份，三乙醇胺10份，壬基酚聚氧乙烯醚5份，聚乙烯醇5份，品红染料5份。
实施例3
一种用于3D打印机的胶水，其通过以下方法制备而成：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照一定的顺序加入到搅拌桶中以每分钟90转的速度搅拌80分钟；
2）静置30小时；
3）除氧：负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：过滤后制成可用于3D打印的打印胶水；
其中各原料的添加料以重量份计算分别为：去离子水70份，乙二醇18份，异丙醇15份，三乙醇胺10份，壬基酚聚氧乙烯醚6份，聚乙烯醇6份，黄色染料3份。
实施例4
一种用于3D打印机的胶水，其通过以下方法制备而成：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照一定的顺序加入到搅拌桶中以每分钟100转的速度搅拌80分钟；
2）静置50小时；
3）除氧：负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：过滤后制成可用于3D打印的打印胶水；
其中各原料的添加料以重量份计算分别为：去离子水75份，乙二醇12份，异丙醇20份，三乙醇胺13份，壬基酚聚氧乙烯醚3份，聚乙烯醇6份，黑色染料2份。
实施例5
一种用于3D打印机的胶水，其通过以下方法制备而成：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照一定的顺序加入到搅拌桶中以每分钟70转的速度搅拌100分钟；
2）静置20小时；
3）除氧：负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：过滤后制成可用于3D打印的打印胶水；
其中各原料的添加料以重量份计算分别为：去离子水60份，乙二醇18份，异丙醇15份，三乙醇胺13份，壬基酚聚氧乙烯醚6份，聚乙烯醇3份，黄色染料2份。
对比例1：从市场上采购惠普公司型号57胶水（产品编号：C6657A）。
检测结果
对上述实施例1-5与对比例的胶水的粘度、附着力、固化时间、以及剥离强度进行检测。其中固化时间是将实施例1-5与对比例1中的胶水与相同的3D打印的石膏类粉末材料用在美国3D systems公司的zprint4503D打印机，结合CAD软件，在同一时间和环境中打印出15cm×10cm×1cm的长方体物件，然后同时用摄氏40度的热风吹干，并记录的物件的干燥固化时间，检测结果见表1。
表1
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 |
| 硬度 | 2-3级 | 2-3级 | 2.5级 | 2.5级 | 3级 | 2级 |
| 固化时间 | 30分钟 | 35分钟 | 40分钟 | 45分钟 | 38分钟 | 90分钟 |
**硬度级采用莫氏硬度测试法测试。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种用于3D打印机的胶水，其特征在于，其是由以重量份计算的以下原料制备而成：
去离子水：55-75份
乙二醇：12-18份
异丙醇：15-20份
三乙醇胺：10-13份
壬基酚聚氧乙烯醚：3-6份
聚乙烯醇：3-6份
工业染料：0-5份。
2.根据权利要求1所述的胶水，其特征在于，其是由以重量份计算的以下原料制备而成：
去离子水：60-70份
乙二醇：15-18份
异丙醇：15-17份
三乙醇胺：11.5-12.5份
壬基酚聚氧乙烯醚：3.75-5.5份
聚乙烯醇：3.5-4.5份
工业染料：2-5份。
3.根据权利要求1或2所述的胶水，其特征在于：所述工业染料为青色染料、品红色染料、黄色染料、黑色染料中的一种。
4.一种如权利要求1或2所述的胶水的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
1）搅拌：将上述原料按其配比并按照：去离子水，聚乙烯醇，壬基酚聚氧乙烯醚，异丙醇，乙二醇，工业染料，三乙醇胺的顺序加入到搅拌桶中搅拌；
2）静置；
3）除氧：负压抽取混合液体中的氧气；
4）过滤：采用过滤系统过滤后制成可用于3D打印的打印胶水。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，搅拌的速度为70-100r/min，搅拌时间为80-100分钟。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，静置时间为20-50小时。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中压力范围为0.2-0.8厘帕。
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