CN105566826A - 耐高温的3d打印机视窗玻璃及其制备方法 - Google Patents

耐高温的3d打印机视窗玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温的3D打印机视窗玻璃及其制备方法，该制备方法包括：1)在紫外线的存在下，将纳米膨润土、如式(I)所示结构的络合物与石墨烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中超声搅拌形成改性液；2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物、二氨基二苯甲烷和改性液混合，接着熔融、冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃材料；3)将3玻璃材料于180-185℃下混炼3-4h，然后于注入45-65℃的模腔中成型40-50min，最后于25-35℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃；Mes为2,4,6-三甲苯基。通过该方法制得的3D打印机视窗玻璃具有优异的力学性能和耐高温性能，

Description

耐高温的3D打印机视窗玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及视窗玻璃，具体地，涉及一种耐高温的3D打印机视窗玻璃及其制备方法。
背景技术
视窗玻璃从材质划分，可以分为无机玻璃和有机玻璃。其中，无机玻璃主要的组分为硅酸盐，该种玻璃具有优异的耐高温和耐热的性能，但是该种玻璃具有易碎的缺陷。而有机玻璃具有优异的抗破裂的优点，但是其表面以形成划痕，且耐热性较差。
3D打印机视窗玻璃是3D打印机中一项重要的组件，为了便于观察打印机内的进程，则需要要求视窗玻璃具有优异的透光率、抗张强度、耐热性和耐高温的性能，但是目前的玻璃难以同时满足这几项要求，尤其是耐高温性能较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温的3D打印机视窗玻璃及其制备方法，通过该方法制得的3D打印机视窗玻璃具有优异的力学性能和耐高温性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种耐高温的3D打印机视窗玻璃的制备方法，包括：
1)在紫外线的存在下，将纳米膨润土、如式(I)所示结构的络合物与石墨烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中超声搅拌形成改性液；
2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物、二氨基二苯甲烷和改性液混合，接着熔融、冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃材料；
3)将所述3D打印机视窗玻璃材料于180-185℃下混炼3-4h，然后于注入45-65℃的模腔中成型40-50min，最后于25-35℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃；
其中，Mes为2,4,6-三甲苯基。
本发明还提供了一种耐高温的3D打印机视窗玻璃，该3D打印机视窗玻璃通过上述的方法制备而成。
通过上述技术方案，本发明提供的制备方法首先将纳米膨润土、如式(I)所示结构的络合物与石墨烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中超声搅拌形成改性液；然后将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物、二氨基二苯甲烷和改性液混合，接着熔融、冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃。在此过程中，通过各物料之间的协同作用，使得制得的3D打印机视窗玻璃不仅具有优异的力学性能，同时还具有优异的耐高温性能。另外，该制备方法原料易得，步骤简单。
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。
本发明提供了一种耐高温的3D打印机视窗玻璃的制备方法，包括：
1)在紫外线的存在下，将纳米膨润土、如式(I)所示结构的络合物与石墨烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中超声搅拌形成改性液；
2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物、二氨基二苯甲烷和改性液混合，接着熔融、冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃材料；
3)将所述3D打印机视窗玻璃材料于180-185℃下混炼3-4h，然后于注入45-65℃的模腔中成型40-50min，最后于25-35℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃；
其中，Mes为2,4,6-三甲苯基。
在本发明的步骤1)中，紫外线的波长可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤1)中，紫外线的波长为150-200nm。
在本发明的步骤1)中，超声搅拌的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤1)中，超声搅拌至少满足以下条件：超声波的频率为25-30KHz，搅拌温度为55-65℃，搅拌时间为4-6h。
在本发明的步骤1)中，纳米膨润土的粒径可以在宽的范围内选择，但是为了使得制得的3D打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤1)中，纳米膨润土的粒径为35-40nm。
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打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤1)中，相对于100重量份的纳米膨润土，如式(I)所示结构的络合物的用量为18-27重量份，石墨烯的用量为5-9重量份，N,N-二甲基甲酰胺的用量为200-280重量份。
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打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤2)中，相对于100重量份的聚甲基丙烯酸甲脂，季戊四醇的用量为8-15重量份，氢氧化铝的用量为1-1.5重量份，氧化钛的用量为3-7重量份，氧化银的用量为0.1-0.8重量份，稀土氧化物的用量为1.2-2重量份，二氨基二苯甲烷的用量为40-50重量份，改性液的用量为10-18重量份。
在本发明的步骤2)中，稀土氧化物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打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，稀土氧化物选自三氧化二铈、二氧化铈、氧化镨和氧化铷中的一种或多种。
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打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤2)中，熔融至少满足以下条件：熔融温度为175-185℃，熔融时间为30-50min。
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打印机视窗玻璃具有更优异的力学性能和耐高温性能，优选地，在步骤2)中，冷却的温度为5-15℃。
本发明还提供了一种耐高温的3D打印机视窗玻璃，该3D打印机视窗玻璃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)在紫外线(波长为180nm)的存在下，将纳米膨润土(粒径为37nm)、如式(I)所示结构的络合物、石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺按照100：22：7：260的重量比混合，并于60℃的超声(频率为27KHz)的条件下搅拌5h形成改性液；
2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物(三氧化二铈)、二氨基二苯甲烷和改性液按照100：10：1.7：5：0.5：1.7：45：16的重量比混合，接着于180℃下熔融40min、10℃下冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃材料；
3)将3D打印机视窗玻璃材料于183℃下混炼3.5h，然后于注入55℃的模腔中成型45min，最后于30℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃A1；
其中，Mes为2,4,6-三甲苯基。
实施例2
1)在紫外线(波长为150nm)的存在下，将纳米膨润土(粒径为35nm)、如式(I)所示结构的络合物、石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺按照100：18：5：200的重量比混合，并于55℃的超声(频率为25KHz)的条件下搅拌4h形成改性液；
2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物(氧化镨)、二氨基二苯甲烷和改性液按照100：8：1：3：0.1：1.2：40：10的重量比混合，接着于175℃下熔融30min、5℃下冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃材料；
3)将3D打印机视窗玻璃材料于180℃下混炼3h，然后于注入45℃的模腔中成型40min，最后于25℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃A2；
其中，Mes为2,4,6-三甲苯基。
实施例3
1)在紫外线(波长为200nm)的存在下，将纳米膨润土(粒径为40nm)、如式(I)所示结构的络合物、石墨烯、N,N-二甲基甲酰胺按照100：27：9：280的重量比混合，并于65℃的超声(频率为30KHz)的条件下搅拌6h形成改性液；
2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物(氧化铷)、二氨基二苯甲烷和改性液按照100：15：1.5：7：0.8：2：50：18的重量比混合，接着于185℃下熔融50min、15℃下冷却、造粒以制得3D打印机视窗玻璃材料；
3)将3D打印机视窗玻璃材料于185℃下混炼3-4h，然后于注入65℃的模腔中成型50min，最后于35℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃A3；
其中，Mes为2,4,6-三甲苯基。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得3D打印机视窗玻璃B1，不同的是，步骤1)中未使用石墨烯。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得3D打印机视窗玻璃B2，不同的是，步骤1)中未使用如式(I)所示结构的络合物。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得3D打印机视窗玻璃B3，不同的是，步骤1)中未使用纳米膨润土。
检测例1
检测上述3D打印机视窗玻璃的抗张强度、透光率和软化点，具体结果见表1。
表1
通过上述实施例、对比例和检测例可知，本发明提供的耐高温的3D打印机视窗玻璃具有优异的抗张强度、透光率和耐高温性能。
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)

1.一种耐高温的3D打印机视窗玻璃的制备方法，其特征在于，包括：
1)在紫外线的存在下，将纳米膨润土、如式(I)所示结构的络合物与石墨烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中超声搅拌形成改性液；
2)将聚甲基丙烯酸甲脂、季戊四醇、氢氧化铝、氧化钛、氧化银、稀土氧化物、二氨基二苯甲烷和所述改性液混合，接着熔融、冷却、造粒以制得所述3D打印机视窗玻璃材料；
3)将所述3D打印机视窗玻璃材料于180-185℃下混炼3-4h，然后于注入45-65℃的模腔中成型40-50min，最后于25-35℃下冷却以制得所述3D打印机视窗玻璃；
其中，Mes为2,4,6-三甲苯基。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述紫外线的波长为150-200nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述超声搅拌至少满足以下条件：超声波的频率为25-30KHz，搅拌温度为55-65℃，搅拌时间为4-6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述纳米膨润土的粒径为35-40nm。
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重量份的所述纳米膨润土，所述如式(I)所示结构的络合物的用量为18-27重量份，所述石墨烯的用量为5-9重量份，所述N,N-二甲基甲酰胺的用量为200-280重量份。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在步骤2)中，相对于100重量份的所述聚甲基丙烯酸甲脂，所述季戊四醇的用量为8-15重量份，所述氢氧化铝的用量为1-1.5重量份，所述氧化钛的用量为3-7重量份，所述氧化银的用量为0.1-0.8重量份，所述稀土氧化物的用量为1.2-2重量份，所述二氨基二苯甲烷的用量为40-50重量份，所述改性液的用量为10-18重量份。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述稀土氧化物选自三氧化二铈、二氧化铈、氧化镨和氧化铷中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述熔融至少满足以下条件：熔融温度为175-185℃，熔融时间为30-50min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述冷却的温度为5-15℃。
10.一种耐高温的3D打印机视窗玻璃，其特征在于，所述3D打印机视窗玻璃通过权利要求1-9中任意一项所述的方法制备而成。
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