CN106009591A - 一种3d打印耗材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷14～18份、四氢呋喃16～20份、纳米二氧化锆12～16份、丙稀酸树脂10～14份、聚碳酸酯16～20份、PLA塑料12～16份、氯化铵10～14份、氢氧化铝16～20份、碳酸镁12～16份、硼酸10～14份、云母片16～20份、氯化亚铁12～16份、氯化铁12～16份、苯乙烯树脂10～14份、磁粉16～20份、1,6‑己二醇二丙烯酸酯12～16份、POE塑料10～14份、聚丙烯酸酯16～20份、聚丁二酸丁二醇酯12～16份、薄荷醇10～14份、碳酸氢钠16～20份、茶树精油12～16份、双十八烷基二甲基氯化铵10～14份、次亚磷酸钠16～20份、尼泊金丁酯12～16份、壳聚糖12～16份。本发明耗材使用性能好。

Description

一种3D打印耗材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印耗材及其制备方法，属于3D打印技术领域。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，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打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印需要消耗一些必要的材料，因此，需要采用合适的方式制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D打印耗材及其制备防震，以便更好地实现3D打印耗材的制备功能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷14～18份、四氢呋喃16～20份、纳米二氧化锆12～16份、丙稀酸树脂10～14份、聚碳酸酯16～20份、PLA塑料12～16份、氯化铵10～14份、氢氧化铝16～20份、碳酸镁12～16份、硼酸10～14份、云母片16～20份、氯化亚铁12～16份、氯化铁12～16份、苯乙烯树脂10～14份、磁粉16～20份、1,6-己二醇二丙烯酸酯12～16份、POE塑料10～14份、聚丙烯酸酯16～20份、聚丁二酸丁二醇酯12～16份、薄荷醇10～14份、碳酸氢钠16～20份、茶树精油12～16份、双十八烷基二甲基氯化铵10～14份、次亚磷酸钠16～20份、尼泊金丁酯12～16份、壳聚糖12～16份。
进一步地，上述3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷14份、四氢呋喃16份、纳米二氧化锆12份、丙稀酸树脂10份、聚碳酸酯16份、PLA塑料12份、氯化铵10份、氢氧化铝16份、碳酸镁12份、硼酸10份、云母片16份、氯化亚铁12份、氯化铁12份、苯乙烯树脂10份、磁粉16份、1,6-己二醇二丙烯酸酯12份、POE塑料10份、聚丙烯酸酯16份、聚丁二酸丁二醇酯12份、薄荷醇10份、碳酸氢钠16份、茶树精油12份、双十八烷基二甲基氯化铵10份、次亚磷酸钠16份、尼泊金丁酯12份、壳聚糖12份。
进一步地，上述3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷16份、四氢呋喃18份、纳米二氧化锆14份、丙稀酸树脂12份、聚碳酸酯18份、PLA塑料14份、氯化铵12份、氢氧化铝18份、碳酸镁14份、硼酸12份、云母片18份、氯化亚铁14份、氯化铁14份、苯乙烯树脂12份、磁粉18份、1,6-己二醇二丙烯酸酯14份、POE塑料12份、聚丙烯酸酯18份、聚丁二酸丁二醇酯14份、薄荷醇12份、碳酸氢钠18份、茶树精油14份、双十八烷基二甲基氯化铵12份、次亚磷酸钠18份、尼泊金丁酯14份、壳聚糖14份。
进一步地，上述3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷18份、四氢呋喃20份、纳米二氧化锆16份、丙稀酸树脂14份、聚碳酸酯20份、PLA塑料16份、氯化铵14份、氢氧化铝20份、碳酸镁16份、硼酸14份、云母片20份、氯化亚铁16份、氯化铁16份、苯乙烯树脂14份、磁粉20份、1,6-己二醇二丙烯酸酯16份、POE塑料14份、聚丙烯酸酯20份、聚丁二酸丁二醇酯16份、薄荷醇14份、碳酸氢钠20份、茶树精油16份、双十八烷基二甲基氯化铵14份、次亚磷酸钠20份、尼泊金丁酯16份、壳聚糖16份。
进一步地，所述磁粉由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为3～7:4～8:1。
进一步地，所述氢氧化铝由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为3～8:2～8:1。
进一步地，所述丙稀酸树脂的粘度在25℃为12000～14000mpa.s。
进一步地，所述云母片由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为20～50目、50～70目、70～90目，上述三种粉体的混合质量比例为2～4:3～5:1。
进一步地，所述聚丙烯酸酯的粘度在25℃为8000～10000mpa.s。
进一步地，上述3D打印耗材制备方法步骤如下：
(1)将所述质量份数的乙烯基三乙氧基硅烷、四氢呋喃、纳米二氧化锆、丙稀酸树脂、聚碳酸酯、PLA塑料、氯化铵、氢氧化铝、碳酸镁、硼酸、云母片、氯化亚铁、氯化铁、苯乙烯树脂、磁粉、1,6-己二醇二丙烯酸酯、POE塑料、薄荷醇、碳酸氢钠、茶树精油、双十八烷基二甲基氯化铵、壳聚糖予以混合，超声高速分散，超声波频率为20～40KHz，分散速度5000～5400r/min左右，分散时间为30～60min；
(2)加入所述质量份数的聚丙烯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，超声高速分散，超声波频率为20～35KHz，分散速度4800～5200r/min左右，分散时间为30～50min；
(3)加入所述质量份数的次亚磷酸钠、尼泊金丁酯，超声高速分散，超声波频率为20～30KHz，分散速度4600～4800r/min左右，分散时间为20～40min；混合均匀后制得本品。
该发明的有益效果在于：本发明耗材具有较高的拉伸强度和拉伸模量，而且保留了良好的韧性，其断裂伸长率和冲击强度等性能指标良好；不仅具有相当高的韧性，还具有较高的耐热性，使用性能好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例1
本实施例中的3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷14份、四氢呋喃16份、纳米二氧化锆12份、丙稀酸树脂10份、聚碳酸酯16份、PLA塑料12份、氯化铵10份、氢氧化铝16份、碳酸镁12份、硼酸10份、云母片16份、氯化亚铁12份、氯化铁12份、苯乙烯树脂10份、磁粉16份、1,6-己二醇二丙烯酸酯12份、POE塑料10份、聚丙烯酸酯16份、聚丁二酸丁二醇酯12份、薄荷醇10份、碳酸氢钠16份、茶树精油12份、双十八烷基二甲基氯化铵10份、次亚磷酸钠16份、尼泊金丁酯12份、壳聚糖12份。
所述磁粉由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为3:4:1。
所述氢氧化铝由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为3:2:1。
所述丙稀酸树脂的粘度在25℃为12000mpa.s。
所述云母片由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为20～50目、50～70目、70～90目，上述三种粉体的混合质量比例为2:3:1。
所述聚丙烯酸酯的粘度在25℃为8000mpa.s。
上述3D打印耗材制备方法步骤如下：
(1)将所述质量份数的乙烯基三乙氧基硅烷、四氢呋喃、纳米二氧化锆、丙稀酸树脂、聚碳酸酯、PLA塑料、氯化铵、氢氧化铝、碳酸镁、硼酸、云母片、氯化亚铁、氯化铁、苯乙烯树脂、磁粉、1,6-己二醇二丙烯酸酯、POE塑料、薄荷醇、碳酸氢钠、茶树精油、双十八烷基二甲基氯化铵、壳聚糖予以混合，超声高速分散，超声波频率为20kHz，分散速度5400r/min左右，分散时间为60min；
(2)加入所述质量份数的聚丙烯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，超声高速分散，超声波频率为20kHz，分散速度5200r/min左右，分散时间为50min；
(3)加入所述质量份数的次亚磷酸钠、尼泊金丁酯，超声高速分散，超声波频率为20kHz，分散速度4800r/min左右，分散时间为40min；混合均匀后制得本品。
实施例2
本实施例中的3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷16份、四氢呋喃18份、纳米二氧化锆14份、丙稀酸树脂12份、聚碳酸酯18份、PLA塑料14份、氯化铵12份、氢氧化铝18份、碳酸镁14份、硼酸12份、云母片18份、氯化亚铁14份、氯化铁14份、苯乙烯树脂12份、磁粉18份、1,6-己二醇二丙烯酸酯14份、POE塑料12份、聚丙烯酸酯18份、聚丁二酸丁二醇酯14份、薄荷醇12份、碳酸氢钠18份、茶树精油14份、双十八烷基二甲基氯化铵12份、次亚磷酸钠18份、尼泊金丁酯14份、壳聚糖14份。
所述磁粉由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为5:6:1。
所述氢氧化铝由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为5:5:1。
所述丙稀酸树脂的粘度在25℃为13000mpa.s。
所述云母片由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为20～50目、50～70目、70～90目，上述三种粉体的混合质量比例为3:4:1。
所述聚丙烯酸酯的粘度在25℃为9000mpa.s。
上述3D打印耗材制备方法步骤如下：
(1)将所述质量份数的乙烯基三乙氧基硅烷、四氢呋喃、纳米二氧化锆、丙稀酸树脂、聚碳酸酯、PLA塑料、氯化铵、氢氧化铝、碳酸镁、硼酸、云母片、氯化亚铁、氯化铁、苯乙烯树脂、磁粉、1,6-己二醇二丙烯酸酯、POE塑料、薄荷醇、碳酸氢钠、茶树精油、双十八烷基二甲基氯化铵、壳聚糖予以混合，超声高速分散，超声波频率为30kHz，分散速度5200r/min左右，分散时间为45min；
(2)加入所述质量份数的聚丙烯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，超声高速分散，超声波频率为27kHz，分散速度5000r/min左右，分散时间为40min；
(3)加入所述质量份数的次亚磷酸钠、尼泊金丁酯，超声高速分散，超声波频率为25kHz，分散速度4700r/min左右，分散时间为30min；混合均匀后制得本品。
实施例3
本实施例中的3D打印耗材，由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷18份、四氢呋喃20份、纳米二氧化锆16份、丙稀酸树脂14份、聚碳酸酯20份、PLA塑料16份、氯化铵14份、氢氧化铝20份、碳酸镁16份、硼酸14份、云母片20份、氯化亚铁16份、氯化铁16份、苯乙烯树脂14份、磁粉20份、1,6-己二醇二丙烯酸酯16份、POE塑料14份、聚丙烯酸酯20份、聚丁二酸丁二醇酯16份、薄荷醇14份、碳酸氢钠20份、茶树精油16份、双十八烷基二甲基氯化铵14份、次亚磷酸钠20份、尼泊金丁酯16份、壳聚糖16份。
所述磁粉由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为7:8:1。
所述氢氧化铝由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为8:8:1。
所述丙稀酸树脂的粘度在25℃为14000mpa.s。
所述云母片由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为20～50目、50～70目、70～90目，上述三种粉体的混合质量比例为4:5:1。
所述聚丙烯酸酯的粘度在25℃为10000mpa.s。
上述3D打印耗材制备方法步骤如下：
(1)将所述质量份数的乙烯基三乙氧基硅烷、四氢呋喃、纳米二氧化锆、丙稀酸树脂、聚碳酸酯、PLA塑料、氯化铵、氢氧化铝、碳酸镁、硼酸、云母片、氯化亚铁、氯化铁、苯乙烯树脂、磁粉、1,6-己二醇二丙烯酸酯、POE塑料、薄荷醇、碳酸氢钠、茶树精油、双十八烷基二甲基氯化铵、壳聚糖予以混合，超声高速分散，超声波频率为40kHz，分散速度5000r/min，分散时间为30min；
(2)加入所述质量份数的聚丙烯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，超声高速分散，超声波频率为35kHz，分散速度4800r/min，分散时间为30min；
(3)加入所述质量份数的次亚磷酸钠、尼泊金丁酯，超声高速分散，超声波频率为30kHz，分散速度4600r/min左右，分散时间为20min；混合均匀后制得本品。
对照例
本对照例用于3D打印耗材，其原料组成为100质量份数的聚丁二酸丁二酯和8质量份数的钛白粉。
其制备步骤如下：
1)将聚丁二酸丁二酯在60℃下干燥15h；
2)将100重量份的聚丁二酸丁二酯，1份的钛白粉预混后，用双螺杆挤出机挤出切粒后，得备用材料；双螺杆挤出机一区、二区、三区和模头的温度分别为140～150℃，165～170℃，180～185℃，180～185℃，主机转速为40rpm。
将上述实施例1、实施例2、实施例3以及对照组材料进行性能测试对比，测试中，拉伸性能按ASTMD638测定，选用II型样条，测试时拉伸速度为50mm/min；冲击强度按ASTMD648测定；熔体粘度在160℃下，应变为1％下使用频率扫描0.01～100Hz测定。
性能测试对比结果如表1所示：
表1性能测试对比结果
性能测试结果 实施例1 实施例2 实施例3 对照组
拉伸强度/MPa 56.8 57.9 55.3 27.1
拉伸模量/MPa 1649.9 1818.6 1865 725.3
断裂伸长率/％ 95 97 86 206
冲击强度/kJ·m-2 18.4 17.9 18.3 7.5
零切粘度/Pa·s 3881 3985 3887 851
由本实施例可见，本发明产品，其拉伸强度、拉伸模量和冲击强度明显提高，3D打印制品翘曲变形显著改善，尺寸精度提高。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印耗材，其特征在于：由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷14～18份、四氢呋喃16～20份、纳米二氧化锆12～16份、丙稀酸树脂10～14份、聚碳酸酯16～20份、PLA塑料12～16份、氯化铵10～14份、氢氧化铝16～20份、碳酸镁12～16份、硼酸10～14份、云母片16～20份、氯化亚铁12～16份、氯化铁12～16份、苯乙烯树脂10～14份、磁粉16～20份、1,6-己二醇二丙烯酸酯12～16份、POE塑料10～14份、聚丙烯酸酯16～20份、聚丁二酸丁二醇酯12～16份、薄荷醇10～14份、碳酸氢钠16～20份、茶树精油12～16份、双十八烷基二甲基氯化铵10～14份、次亚磷酸钠16～20份、尼泊金丁酯12～16份、壳聚糖12～16份。
2.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述3D打印耗材由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷14份、四氢呋喃16份、纳米二氧化锆12份、丙稀酸树脂10份、聚碳酸酯16份、PLA塑料12份、氯化铵约10份、氢氧化铝16份、碳酸镁12份、硼酸10份、云母片16份、氯化亚铁12份、氯化铁12份、苯乙烯树脂10份、磁粉16份、1,6-己二醇二丙烯酸酯12份、POE塑料10份、聚丙烯酸酯16份、聚丁二酸丁二醇酯12份、薄荷醇10份、碳酸氢钠16份、茶树精油12份、双十八烷基二甲基氯化铵10份、次亚磷酸钠16份、尼泊金丁酯12份、壳聚糖约12份。
3.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述3D打印耗材由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷16份、四氢呋喃约18份、纳米二氧化锆14份、丙稀酸树脂12份、聚碳酸酯18份、PLA塑料14份、氯化铵12份、氢氧化铝18份、碳酸镁14份、硼酸12份、云母片18份、氯化亚铁14份、氯化铁14份、苯乙烯树脂12份、磁粉18份、1,6-己二醇二丙烯酸酯14份、POE塑料12份、聚丙烯酸酯18份、聚丁二酸丁二醇酯14份、薄荷醇12份、碳酸氢钠18份、茶树精油14份、双十八烷基二甲基氯化铵12份、次亚磷酸钠18份、尼泊金丁酯14份左右、壳聚糖14份。
4.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述3D打印耗材由以下质量份数的组分组成：乙烯基三乙氧基硅烷18份、四氢呋喃20份、纳米二氧化锆16份、丙稀酸树脂14份、聚碳酸酯20份、PLA塑料16份、氯化铵14份、氢氧化铝20份、碳酸镁16份、硼酸14份、云母片20份、氯化亚铁16份、氯化铁16份、苯乙烯树脂14份、磁粉20份、1,6-己二醇二丙烯酸酯16份、POE塑料14份、聚丙烯酸酯20份、聚丁二酸丁二醇酯16份、薄荷醇14份、碳酸氢钠20份、茶树精油16份、双十八烷基二甲基氯化铵14份、次亚磷酸钠20份、尼泊金丁酯16份、壳聚糖16份。
5.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述磁粉由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为3～7:4～8:1。
6.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述氢氧化铝由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为30～50目、50～80目、80～100目，上述三种粉体的混合质量比例为3～8:2～8:1。
7.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述丙稀酸树脂的粘度在25℃为12000～14000mpa.s。
8.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述云母片由三种粒径目数的粉体组成，其粒径目数分别为20～50目、50～70目、70～90目，上述三种粉体的混合质量比例为2～4:3～5:1。
9.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述聚丙烯酸酯的粘度在25℃为8000～10000mpa.s。
10.根据权利要求1所述的3D打印耗材，其特征在于：所述3D打印耗材制备方法步骤如下：
(1)将所述质量份数的乙烯基三乙氧基硅烷、四氢呋喃、纳米二氧化锆、丙稀酸树脂、聚碳酸酯、PLA塑料、氯化铵、氢氧化铝、碳酸镁、硼酸、云母片、氯化亚铁、氯化铁、苯乙烯树脂、磁粉、1,6-己二醇二丙烯酸酯、POE塑料、薄荷醇、碳酸氢钠、茶树精油、双十八烷基二甲基氯化铵、壳聚糖予以混合，超声高速分散，超声波频率为20～40KHz，分散速度5000～5400r/min，分散时间为30～60min；
(2)加入所述质量份数的聚丙烯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，超声高速分散，超声波频率为20～35KHz，分散速度4800～5200r/min，分散时间为30～50min；
(3)加入所述质量份数的次亚磷酸钠、尼泊金丁酯，超声高速分散，超声波频率为20～30KHz，分散速度4600～4800r/min，分散时间为20～40min；混合均匀后制得本品。
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