CN104356961A - 一种3d打印机用的彩色粘合剂墨水及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水，其组成成分按重量配比为：丙三醇8-10份、乙二醇10-12份、乙二胺0.4-0.6份、单乙醇0.6-1份；蒸馏水70-88份、活性剂1-2份、染料0.5-1份、0.1-0.2份乙酸乙烯酯。其制备方法是按配比称取各组分，将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌40-50分钟，搅拌速度为110-120r/min，温度控制在30℃-40℃，再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存。本发明制备工艺简单，具有粘合强度高，粘合速度快，腐蚀性小的特点，能同时满足3D打印机在流动性、粘合强度、粘合时间、颜色、透明度、腐蚀性以及安全等方面的要求。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印机耗材，尤其涉及一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水及其制备方法。
背景技术
3D打印机，即快速成形制造技术的一种机器，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打印技术每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散；然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态，这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。3D打印机使用的打印材料是特制的粉末而非普通的墨粉或墨汁，这些粉末在打印过程中会被一种特制的胶水逐层黏合、固化，并不断叠加，最终形成一个完整的立体物品。
3D打印技术分为七大技术，而每种技术所使用材料和执行方式区别都很大。3D打印技术的核心是材料。目前，世界上应用最为广泛的最为广泛的ZPrinter150、250、350、450、510、650、850；Projet160、260、360、460、660、860机型的彩色3D打印机，应用较为广泛，该打印机型可实现600万种色彩的组合，色彩真实艳丽；该型系列打印机主要采用无色粘合剂和复合粉末为3D打印机的材料打印，同时采用CMYK彩色技术。设备通常采用的是美国惠普生产的热发泡喷涂：HPC4011喷头，该系列机型精度高，对材料有极高的技术要求，国外一般材料保存期短，且国外打印机技术都是硬件商垄断材料供应，给我国3D打印应用增加了很大成本。
国内现有的3D打印机用的彩色粘合剂墨水材料存在一些弊端，具有腐蚀性，粘合速度慢，粘合力不够强，不能满足3D打印机的使用要求，即在流动性、粘合强度、粘合时间、颜色、透明度、腐蚀性以及安全等方面不能同时满足要求。现有的3D打印机彩色粘合剂墨水材料只适用于上述650-850机型，适用范围小。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水及其制备方法，从而解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水，其组成成分按重量配比为：
丙三醇：8-10份
乙二醇：10-12份
乙二胺：0.4-0.6份
单乙醇：0.6-1份
蒸馏水：70-88份
活性剂：1-2份
染料： 0.5-1份
乙酸乙烯酯：0.1-0.2份。
本发明选用丙三醇和乙二醇的混合物作为有机溶剂，其作用是提高粘合剂墨水的稳定性，当3D打印机相对较长时间不用的情况下，能够在喷嘴处形成薄而脆的一层膜，当下一次打印的时候，能够较为容易地被溶解而不至于导致堵塞喷墨头，另外，还有调节粘合剂墨水粘度和表面张力的作用。
本发明选用乙二胺作为消泡剂，具有很好的扩散性，能迅速在气泡膜的表面铺展和渗入，使粘合剂墨水溶液体系中对气泡起稳定作用的表面活性剂等物质容易被其替代，并且消泡剂本身具有使原来气泡膜的膜壁逐渐变薄直到气泡破裂的作用。
本发明选用单乙醇作为催干剂，单乙醇为挥发性强的物质，有助于印子与图案迅速干燥，从而不至于玷污与之接触的物质。
所述活性剂为蓖麻油硫酸盐阴离子表面活性剂或烷基甜菜碱类两性离子表面活性剂或辛基苯酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂。表面活性剂是一类具有表面活性的化合物，溶于液体后，能显著降低溶液的表面张力或界面张力，并能改进溶液的增溶、乳化、分散、渗透、润湿、发泡和洗净等能力。
所述染料为黑b168、直接玫红r227、红光黄y86、艳蓝L199，配色采用现有打印件程序控制的CMYK色标自动配色模式，选用以上着色剂稳定性强高，不易引起喷嘴堵塞。
一般胶水和墨水是作为两种成分分开添加混合使用，所述乙酸乙烯酯与粉体反应产生粘合作用，形成粘合剂。而本发明作为一种创新，是将乙酸乙烯酯与粉体材料反应生成粘合剂，即粘合剂墨水。
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）按配比称取8-10份丙三醇、10-12份乙二醇、0.4-0.6份乙二胺、0.6-1份单乙醇、70-88份蒸馏水、1-2份活性剂、0.5-1份染料和0.1-0.2份乙酸乙烯酯备用；
（2）将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌40-50分钟，搅拌速度为110-120r/min，温度控制在30℃-40℃；
（3）再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存即得。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备工艺简单，具有粘合强度高，粘合速度快，腐蚀性小的特点，且适用范围广，可适用于ZPrinter150、250、350、450、510、650、850；Projet160、260、360、460、660、860机型，能同时满足3D打印机在流动性、粘合强度、粘合时间、颜色、透明度、腐蚀性以及安全等方面的要求。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的配比：
丙三醇： 10份
乙二醇： 12份
乙二胺： 0.6份
单乙醇： 1份
蒸馏水：74份
蓖麻油硫酸盐阴离子表面活性剂：1.6份
染料(黑b168）： 0.6份
乙酸乙烯酯： 0.2份。
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）按配比称取丙三醇10份、乙二醇12份、乙二胺0.6份、单乙醇1份、蒸馏水74份、蓖麻油硫酸盐阴离子表面活性剂1.6份、染料(黑b168）0.6份、乙酸乙烯酯0.2份备用；
（2）将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌40分钟，搅拌速度为110r/min，温度控制在30℃-40℃；
（3）再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存即得。
实施例2：
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的配比：
丙三醇：9份
乙二醇：11份
乙二胺：0.5份
单乙醇：0.8份
蒸馏水：76份
烷基甜菜碱类两性离子表面活性剂：1.7份
染料（直接玫红r227）：0.85份
乙酸乙烯酯：0.15份。
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）按配比称取丙三醇9份、乙二醇11份、乙二胺0.5份、单乙醇0.8份、蒸馏水76份、烷基甜菜碱类两性离子表面活性剂1.7份、染料（直接玫红r227）0.85份、0.15份乙酸乙烯酯备用；
（2）将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌45分钟，搅拌速度为115r/min，温度控制在37℃；
（3）再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存即得。
实施例3：
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的配比：
丙三醇：9份
乙二醇：11份
乙二胺：0.5份
单乙醇：0.8份
蒸馏水：76份
烷基甜菜碱类两性离子表面活性剂：1.7份
染料（红光黄y86）：0.85份
乙酸乙烯酯：0.15份。
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）按配比称取丙三醇9份、乙二醇11份、乙二胺0.5份、单乙醇0.8份、蒸馏水76份、辛基苯酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂1.7份、染料（红光黄y86）0.85份、0.15份乙酸乙烯酯备用；
（2）将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌50分钟，搅拌速度为120r/min，温度控制在40℃；
（3）再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存即得。
实施例4：
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的配比：
丙三醇：8份
乙二醇：10份
乙二胺：0.4份
单乙醇：0.6份
蒸馏水：88份
辛基苯酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂：1.8份
染料（艳蓝L199）：1份
乙酸乙烯酯： 0.2份。
一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）按配比称取丙三醇8份、乙二醇10份、乙二胺0.4份、单乙醇0.6份、辛基苯酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂1.8份、染料（艳蓝L199）1份、蒸馏水88份备用；
（2）将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌50分钟，搅拌速度为120r/min，温度控制在40℃；
（3）再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存即得。
本发明提供的一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备工艺简单，具有粘合强度高，粘合速度快，腐蚀性小的特点，且适用范围广，可适合于适用于ZPrinter150、250、350、450、510、650、850、Projet160、260、360、460、660、860机型，能同时满足3D打印机在流动性、粘合强度、粘合时间、颜色、透明度、腐蚀性以及安全等方面的要求。如表1为黑、青（蓝）、品红、黄四种颜色的物化特性。
表 1
| 物化特性 颜色 | 表面张力（dyn/cm) | 粘度（mPAa.s) | 电导率（ms/cm) | 色密度 | PH值 |
| 黑色 | 42.3 | 2.82 | 4.38 | 1.602 | 8.82 |
| 青（蓝）色 | 34.2 | 2.64 | 2.32 | 1.276 | 8.37 |
| 品红 | 33.8 | 2.45 | 3.69 | 1.254 | 8.74 |
| 黄色 | 39.4 | 2.34 | 2.37 | 0.845 | 8.69 |
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水，其特征是：其组成成分按重量配比为：
丙三醇：8-10份
乙二醇：10-12份
乙二胺：0.4-0.6份
单乙醇：0.6-1份
蒸馏水：70-88份
活性剂：1-2份
染料： 0.5-1份
乙酸乙烯酯：0.1-0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水，其特征是：所述活性剂为蓖麻油硫酸盐阴离子表面活性剂或烷基甜菜碱类两性离子表面活性剂或辛基苯酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水，其特征是：所述染料为黑b168、直接玫红r227、红光黄y86、艳蓝L199，配色采用现有打印件程序控制的CMYK色标自动配色模式。
4.一种3D打印机用的彩色粘合剂墨水的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）按配比称取8-10份丙三醇、10-12份乙二醇、0.4-0.6份乙二胺、0.6-1份单乙醇、70-88份蒸馏水、1-2份活性剂、0.5-1份染料和0.1-0.2份乙酸乙烯酯备用；
（2）将各组份放入搅拌桶内混合在一起，在真空条件下进行搅拌40-50分钟，搅拌速度为110-120r/min，温度控制在30℃-40℃；
（3）再将搅拌均匀的混合液用过滤纸进行过滤，避光封存即得。
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