CN105462172A - 膨胀蛭石基3d打印机支架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种膨胀蛭石基3D打印机支架及其制备方法，该制备方法包括：1)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤进行煅烧，接着将煅烧物置于盐酸溶液中进行酸化处理、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线下进行活化处理以制得活化物；2)将环氧树脂、酚呋喃树脂、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺混合、熔融、冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架。通过该方法制得的3D打印机支架具有优异的力学稳定性以提高3D打印机的性能。

Description

膨胀蛭石基3D打印机支架及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印机支架，具体地，涉及一种膨胀蛭石基3D打印机支架及其制备方法。
背景技术
3D打印机支架的一端与3D打印机本体相连，另一端与3D打印机喷头相连，只要的作用是用于支撑3D打印机喷头。在3D打印过程中，3D打印机喷头的稳定性及其重要，这是由于从喷头的稳定性直接决定了从喷头中喷出的原料堆积的具体位置，进而影响打印出来物体的形状与品质。
目前，3D打印机支架一般是由高分子材料制备而成的，高分子材料具有耐腐蚀、质轻和廉价的特点，但是高分子材料在长时间使用过后便极易出现变形的情况，进而降低了3D打印机的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种膨胀蛭石基3D打印机支架及其制备方法，通过该方法制得的3D打印机支架具有优异的力学稳定性以提高3D打印机的性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种膨胀蛭石基3D打印机支架的制备方法，包括：
1)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤进行煅烧，接着将煅烧物置于盐酸溶液中进行酸化处理、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线下进行活化处理以制得活化物；
2)将环氧树脂、酚呋喃树脂、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺混合、熔融、冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架。
本发明进一步提供了一种膨胀蛭石基3D打印机支架，该膨胀蛭石基3D打印机支架通过上述的方法制备而成。
通过上述技术方案，本发明的第一步为：将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤进行煅烧，接着将煅烧物置于盐酸溶液中进行酸化处理、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线下进行活化处理以制得活化物；第二步为：将环氧树脂、酚呋喃树脂、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺混合、熔融、冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架。通过两步骤间以及各物料间的协同作用，从而使得制得的3D打印机支架具有优异的力学稳定性。
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。
本发明提供了一种膨胀蛭石基3D打印机支架的制备方法，包括：
1)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤进行煅烧，接着将煅烧物置于盐酸溶液中进行酸化处理、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线下进行活化处理以制得活化物；
2)将环氧树脂、酚呋喃树脂、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺混合、熔融、冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架。
在本发明的步骤1)中，煅烧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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，在步骤1)中，煅烧至少满足以下条件：煅烧温度为500-525℃，煅烧时间为6-7h。
在本发明的步骤1)中，酸化处理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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，在步骤1)中，酸化处理至少满足以下条件：酸化温度为45-60℃，酸化时间为1-2h。
在本发明的步骤1)中，活化处理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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，在步骤1)中，活化处理至少满足以下条件：活化温度为15-35℃，活化时间为45-60min，X-射线的波长为20-40埃。
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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，在步骤1)中，相对于100重量份的膨胀蛭石，贝壳的用量为20-27重量份，赤红壤的用量为10-12重量份，盐酸溶液的用量为80-120重量份且盐酸溶液的浓度为25-30重量％。
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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，相对于100重量份的环氧树脂，酚呋喃树脂的用量为25-30重量份，活化物的用量为17-26重量份，硝酸纤维素的用量为3-11重量份，钛酸钾晶须的用量为12-31重量份，氧化银的用量为4-7重量份，鸟氨酸的用量为8-16重量份，玻璃纤维的用量为30-44重量份，沥青的用量为17-25重量份，1-萘胺8-磺酸的用量为10-16重量份，硫酸铝钾的用量为14-36重量份，三甲氧苄氨嘧啶的用量为1-4重量份，膨胀性石墨的用量为3-9重量份，树蜡的用量为11-19重量份，腐植酸钠的用量为20-35重量份，硬脂酸二乙醇酰胺的用量为31-36重量份。
在本发明的步骤2)中，树脂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，环氧树脂的重均分子量为6000-9000，酚呋喃树脂的重均分子量为3000-7000。更优选地，环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。
在本发明的步骤2)中，熔融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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，熔融至少满足以下条件：熔融温度为190-210℃，熔融时间为35-40min。
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打印机支架具有更优异的力学稳定性，优选地，冷却的温度为15-35℃。
本发明进一步提供了一种膨胀蛭石基3D打印机支架，该膨胀蛭石基3D打印机支架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)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤按照100：25：11的重量比混合并于515℃下进行煅烧6.5h，接着将煅烧物置于50℃的浓度为28重量％的盐酸溶液(相对于100重量份的所述膨胀蛭石，盐酸溶液的用量为100重量份)中进行酸化处理1.5h、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线(波长为30埃)且温度为25℃的条件下进行活化处理50min以制得活化物；
2)将双酚A型环氧树脂(重均分子量为7000)、酚呋喃树脂(重均分子量为5000)、活化物、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺按照100：27：20：8：21：5：8-16：35：20：13：26：3：5：16：25：34混合、于200℃下熔融37min、于25℃下冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架A1。
实施例2
1)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤按照100：20：10的重量比混合并于500℃下进行煅烧6h，接着将煅烧物置于45℃的浓度为25重量％的盐酸溶液(相对于100重量份的所述膨胀蛭石，盐酸溶液的用量为80重量份)中进行酸化处理1h、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线(波长为20埃)且温度为15℃的条件下进行活化处理45min以制得活化物；
2)将双酚F型环氧树脂(重均分子量为6000)、酚呋喃树脂(重均分子量为3000)、活化物、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺按照100：25：17：3：12：4：8：30：17-25：10：14：1：3：11：20：31混合、于190℃下熔融35min、于15℃下冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架A1。
实施例3
1)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤按照100：27：12的重量比混合并于525℃下进行煅烧7h，接着将煅烧物置于60℃的浓度为30重量％的盐酸溶液(相对于100重量份的所述膨胀蛭石，盐酸溶液的用量为120重量份)中进行酸化处理2h、过滤取滤饼，然后将滤饼置于X-射线(波长为40埃)且温度为35℃的条件下进行活化处理60min以制得活化物；
2)将双酚A型环氧树脂(重均分子量为9000)、酚呋喃树脂(重均分子量为7000)、活化物、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺按照100：30：26：11：31：7：16：44：25：16：36：4：9：19：35：36混合、于210℃下熔融40min、于35℃下冷却以制得膨胀蛭石基3D打印机支架A1。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得3D打印机支架B1，不同的是，步骤1)中未使用膨胀蛭石。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得3D打印机支架B2，不同的是，步骤1)中未使用贝壳。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得3D打印机支架B3，不同的是，步骤1)中未使用赤红壤。
检测例1
检测上述3D打印机支架未使用前的弯曲强度σ1/MPa；然后将上述3D打印机支架使用100天后再次检测弯曲强度σ2/MPa，具体结果见表1。
表1
σ1/MPa σ2/MPa
A1 169 159
A2 163 150
A3 161 149
B1 127 101
B2 122 96
B3 111 90
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的3D打印机支架具有优异的力学稳定性。
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)

1.一种膨胀蛭石基3D打印机支架的制备方法，其特征在于，包括：
1)将膨胀蛭石、贝壳和赤红壤进行煅烧，接着将煅烧物置于盐酸溶液中进行酸化处理、过滤取滤饼，然后将所述滤饼置于X-射线下进行活化处理以制得活化物；
2)将环氧树脂、酚呋喃树脂、活化物、硝酸纤维素、钛酸钾晶须、氧化银、鸟氨酸、玻璃纤维、沥青、1-萘胺8-磺酸、硫酸铝钾、三甲氧苄氨嘧啶、膨胀性石墨、树蜡、腐植酸钠和硬脂酸二乙醇酰胺混合、熔融、冷却以制得所述膨胀蛭石基3D打印机支架。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述煅烧至少满足以下条件：煅烧温度为500-525℃，煅烧时间为6-7h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述酸化处理至少满足以下条件：酸化温度为45-60℃，酸化时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述活化处理至少满足以下条件：活化温度为15-35℃，活化时间为45-60min，X-射线的波长为20-40埃。
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重量份的所述膨胀蛭石，所述贝壳的用量为20-27重量份，所述赤红壤的用量为10-12重量份，所述盐酸溶液的用量为80-120重量份且所述盐酸溶液的浓度为25-30重量％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述环氧树脂，所述酚呋喃树脂的用量为25-30重量份，所述活化物的用量为17-26重量份，所述硝酸纤维素的用量为3-11重量份，所述钛酸钾晶须的用量为12-31重量份，所述氧化银的用量为4-7重量份，所述鸟氨酸的用量为8-16重量份，所述玻璃纤维的用量为30-44重量份，所述沥青的用量为17-25重量份，所述1-萘胺8-磺酸的用量为10-16重量份，所述硫酸铝钾的用量为14-36重量份，所述三甲氧苄氨嘧啶的用量为1-4重量份，所述膨胀性石墨的用量为3-9重量份，所述树蜡的用量为11-19重量份，所述腐植酸钠的用量为20-35重量份，所述硬脂酸二乙醇酰胺的用量为31-36重量份。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述环氧树脂的重均分子量为6000-9000，所述酚呋喃树脂的重均分子量为3000-7000；
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。
8.根据权利要求6或7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190-210℃，熔融时间为35-40min。
9.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述冷却的温度为15-35℃。
10.一种膨胀蛭石基3D打印机支架，其特征在于，所述膨胀蛭石基3D打印机支架通过权利要求1-9中任意一项所述的方法制备而成。
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