CN105440462A - 基于水竹改性的3d打印机底座材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水竹改性的3D打印机底座材料及其制备方法，该制备方法包括：1)将水竹进行杀青、碾碎，接着将水竹粉末与竹炭粉混合并浸泡于吗啉与盐酸的混合溶液中，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；2)将聚异丁烯、改性组合物、聚丙烯腈、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌混合，然后熔融、冷却和造粒以制得3D打印机底座材料。通过该方法制得的3D打印机底座材料具有优异的抗冲击性能和抗老化性能。

Description

基于水竹改性的3D打印机底座材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印机底座材料，具体地，涉及一种基于水竹改性的3D打印机底座材料及其制备方法。
背景技术
3D打印机底座是3D打印机中比较重要的组件之一，3D打印机底座只要起的是支撑和承重的作用。在实际生产中，对3D打印机底座的要求是具有优异的稳定性以及力学性能。
目前，3D打印机底座按照材质划分，可以分为金属底座和高分子底座。金属底座虽然具有强的力学性能，但是金属底座的成本高。高分子底座虽然成本较为廉价，但是高分子底座的力学性能以及抗老化方面均较差，故极大地影响了高分子底座在3D打印机中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于水竹改性的3D打印机底座材料及其制备方法，通过该方法制得的3D打印机底座材料具有优异的抗冲击性能和抗老化性能。
为了实现上述目的，本发明提供了本发明提供了一种基于水竹改性的3D打印机底座材料的制备方法，包括：
1)将水竹进行杀青、碾碎，接着将水竹粉末与竹炭粉混合并浸泡于吗啉与盐酸的混合溶液中，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；
2)将聚异丁烯、改性组合物、聚丙烯腈、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌混合，然后熔融、冷却和造粒以制得3D打印机底座材料。
本发明进一步提供了一种基于水竹改性的3D打印机底座材料，该3D打印机底座材料通过上述的方法制备而成。
通过上述技术方案，本发明第一步是：将水竹进行杀青、碾碎，接着将水竹粉末与竹炭粉混合并浸泡于吗啉与盐酸的混合溶液中，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；第二步是：将聚异丁烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌混合，然后熔融、冷却和造粒以制得3D打印机底座材料。通过各步骤之间以及各物料之间的协同作用，使得制得的3D打印机底座材料不仅具有优异的力学性能，同时也具有优异的抗老化性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种基于水竹改性的3D打印机底座材料的制备方法，包括：
1)将水竹进行杀青、碾碎，接着将水竹粉末与竹炭粉混合并浸泡于吗啉与盐酸的混合溶液中，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；
2)将聚异丁烯、改性组合物、聚丙烯腈、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌混合，然后熔融、冷却和造粒以制得3D打印机底座材料。
在本发明的步骤1)中，杀青的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，在步骤1)中，杀青至少满足以下条件：杀青温度为145-160℃，杀青时间为25-35min。
在本发明的步骤1)中，水竹粉末以及竹炭粉的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，在步骤1)中，水竹粉末的粒径为0.1-0.3mm，竹炭粉的粒径为0.2-0.5mm。
在本发明的步骤1)中，浸泡条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，在步骤1)中，浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为70-80℃，浸泡时间为2-3h。
在本发明的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，在步骤1)中，相对于100重量份的水竹，竹炭粉的用量为27-35重量份，吗啉的用量为42-46重量份，盐酸的用量为120-150重量份且盐酸的质量分数为20-25％。
在本发明的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，在步骤2)中，相对于100重量份聚异丁烯，改性组合物的用量为21-25重量份，聚丙烯腈的用量为41-46重量份，聚丁二烯的用量为20-28重量份，二氧化钛的用量为10-17重量份，异丁基三乙氧基硅的用量为11-19重量份，二硫化四甲基秋兰姆的用量为7-16重量份，钢纤维的用量为14-26重量份，海泡石粉的用量为10-18重量份，已二酸二辛酯的用量为12-30重量份，硼酸锌的用量为7-17重量份。
在本发明的步骤2)中，钢纤维的尺寸可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，钢纤维为圆柱体且至少满足以下条件：长度为1-5mm，径向截面上的直径为0.1-0.3mm。
在本发明的步骤2)中，聚异丁烯、聚丙烯腈以及聚丁二烯的分子量可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，聚异丁烯的重均分子量为3500-5500，聚丙烯腈的重均分子量为4000-7000，聚丁二烯的分子量维护8000-12000。
在本发明的步骤2)中，熔融的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，熔融至少满足以下条件：熔融温度为180-195℃，熔融时间为42-46min。
在本发明的步骤2)中，冷却的温度可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机底座材料具有更优异的力学性能和抗氧化性能，优选地，冷却的温度为15-35℃。
本发明进一步提供了一种基于水竹改性的3D打印机底座材料，该3D打印机底座材料通过上述的方法制备而成。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将水竹于155℃下杀青30min、碾碎至粒径为0.2mm，接着将水竹粉末、竹炭粉(粒径为0.3mm)、吗啉、盐酸(质量分数为24％)按照100：30：44：130重量比于75℃混合浸泡2.5h，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；
2)将聚异丁烯(重均分子量为4500)、改性组合物(重均分子量为5000)、聚丙烯腈(重均分子量为10000)、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维(长度为3mm，径向截面上的直径为0.2mm)、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌按照100：23：43：25：14：16：10：20：15：20：10的重量比混合，然后于185℃熔融35min、于25℃冷却和造粒以制得3D打印机底座材料A1。
实施例2
1)将水竹于145℃下杀青25min、碾碎至粒径为0.1mm，接着将水竹粉末、竹炭粉(粒径为0.2mm)、吗啉、盐酸(质量分数为20％)按照100：27：42：120重量比于70℃混合浸泡2h，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；
2)将聚异丁烯(重均分子量为3500)、改性组合物(重均分子量为4000)、聚丙烯腈(重均分子量为8000)、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维(长度为1mm，径向截面上的直径为0.1mm)、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌按照100：21：41：20：10：11：7：14：10：12：7的重量比混合，然后于180℃熔融30min、于15℃冷却和造粒以制得3D打印机底座材料A2。
实施例3
1)将水竹于160℃下杀青35min、碾碎至粒径为0.3mm，接着将水竹粉末、竹炭粉(粒径为0.5mm)、吗啉、盐酸(质量分数为25％)按照100：35：46：150重量比于80℃混合浸泡3h，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；
2)将聚异丁烯(重均分子量为5500)、改性组合物(重均分子量为7000)、聚丙烯腈(重均分子量为12000)、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维(长度为5mm，径向截面上的直径为0.1-0.3mm)、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌按照100：25：46：28：17：19：16：26：18：30：17的重量比混合，然后于195℃熔融40min、于35℃冷却和造粒以制得3D打印机底座材料A3。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得3D打印机底座材料B1，不同的是，步骤1)中未使用水竹。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得3D打印机底座材料B2，不同的是，步骤1)中未使用竹炭粉。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得3D打印机底座材料B3，不同的是，步骤1)中未使用吗啉。
检测例1
在25℃下，对上述3D打印机底座材料的缺口冲击强度(Ak1/KJ·m2)，接着将上述3D打印机底座材料置于250℃下处理20h，然后继续检测缺口冲击强度(Ak2/KJ·m2)，具体结果见表1。
表1
Ak1/KJ·m2 Ak2/KJ·m2
A1 57.2 54.5
A2 56.7 55.6
A3 56.9 54.8
B1 39.2 30.1
B2 38.7 31.3
B3 36.4 29.9
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的基于水竹改性的3D打印机底座材料不仅具有优异的力学性能，同时还具有优异的抗老化性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种基于水竹改性的3D打印机底座材料的制备方法，其特征在于，包括：
1)将水竹进行杀青、碾碎，接着将水竹粉末与竹炭粉混合并浸泡于吗啉与盐酸的混合溶液中，然后过滤取滤饼以制得改性组合物；
2)将聚异丁烯、改性组合物、聚丙烯腈、聚丁二烯、二氧化钛、异丁基三乙氧基硅、二硫化四甲基秋兰姆、钢纤维、海泡石粉、已二酸二辛酯和硼酸锌混合，然后熔融、冷却和造粒以制得所述3D打印机底座材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述杀青至少满足以下条件：杀青温度为145-160℃，杀青时间为25-35min。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述水竹粉末的粒径为0.1-0.3mm，所述竹炭粉的粒径为0.2-0.5mm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述浸泡至少满足以下条件：浸泡温度为70-80℃，浸泡时间为2-3h。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤1)中，相对于100重量份的所述水竹，所述竹炭粉的用量为27-35重量份，所述吗啉的用量为42-46重量份，所述盐酸的用量为120-150重量份且所述盐酸的质量分数为20-25％。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中，相对于100重量份所述聚异丁烯，所述改性组合物的用量为21-25重量份，所述聚丙烯腈的用量为41-46重量份，所述聚丁二烯的用量为20-28重量份，所述二氧化钛的用量为10-17重量份，所述异丁基三乙氧基硅的用量为11-19重量份，所述二硫化四甲基秋兰姆的用量为7-16重量份，所述钢纤维的用量为14-26重量份，所述海泡石粉的用量为10-18重量份，所述已二酸二辛酯的用量为12-30重量份，所述硼酸锌的用量为7-17重量份。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述钢纤维为圆柱体且至少满足以下条件：长度为1-5mm，径向截面上的直径为0.1-0.3mm。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述聚异丁烯的重均分子量为3500-5500，所述聚丙烯腈的重均分子量为4000-7000，所述聚丁二烯的分子量维护8000-12000。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其中，所述熔融至少满足以下条件：熔融温度为180-195℃，熔融时间为42-46min；
优选地，所述冷却的温度为15-35℃。
10.一种基于水竹改性的3D打印机底座材料，其特征在于，所述3D打印机底座材料通过权利要求1-9中任意一项所述的方法制备而成。
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