CN106242501A - 一种环保型3d打印用粘土材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型3D打印用粘土材料的制备方法,属于3D打印用材料制备技术领域。所述环保型3D打印用粘土材料包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=20‑30:8‑16:6‑10:4‑9:4‑6:10‑25;所述环保型3D打印用粘土材料是经过粘土料制备、碳酸钙粉末制备、草木灰制备、常温粉碎、添加特定合成剂和淀粉合成剂改性、挤压造粒等步骤制备的。本发明的粘土材料具有较高耐磨强度、冲击强度、抗震强度,塑性好,易成型,精度高等优点,适用于3D打印成型技术,促进了3D打印成型技术的推广应用,具有广阔的市场前景。
Description
【技术领域】
本发明属于3D打印用材料制备技术领域,具体涉及一种环保型3D打印用粘土材料及其制备方法。
【背景技术】
3D打印技术又称增材制造技术,是快速成型领域的一种新兴技术,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。随着3D打印技术的发展和应用,材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用,材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一。目前,3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。
粘土作为人类应用最早的无机材料之一,具有存量丰富、成本低廉的优点,至今依然是人们生活中应用最多的无机材料,粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制,房屋修建、铺设道路等,还能用于工业,如高分子材料中的填料、废水的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展,各种材料被应用于3D打印,传统材料的使用方法也发生了改变,3D打印技术的出现,同样为粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候,人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末,然后通过直接或间接的方法得到陶瓷产品,但陶瓷粉末的制备方法复杂且成本高昂,严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性,可直接成型制成陶瓷坯体,然后烧结得到陶瓷,但由于工艺、技术的缺陷,成型的陶瓷胚体具有结构简单,尺寸精度差等缺点,严重限制了粘土及其制品在生活中的应用,如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷,完全可以完善并解决上述的缺陷,因此,将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。
未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型,高塑性的粘土力学性能较差,不利于成型过程中的支撑和造型,而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差,不利于成型过程中的粘结和挤出,因而,需要对粘土进行改性处理,得到适合用于3D打印技术的粘土材料,是粘土能用于3D打印技术的前提条件。
【发明内容】
本发明提供一种环保型3D打印用粘土材料的制备方法,以解决未经过改性处理的粘土材料学性能较差,不利于成型过程中的支撑和造型等问题,本发明的粘土材料具有较高耐磨强度、冲击强度、抗震强度,塑性好,易成型,精度高等优点,适用于3D打印成型技术,促进了3D打印成型技术的推广应用,具有广阔的市场前景。
为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种环保型3D打印用粘土材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:取pH≥7的土壤,自然风干后放入行星式球磨机研磨,把土壤粉末过200-400目筛,制得原材料的粘土料;
S2:将石头粉碎过100-300目筛后制得碳酸钙粉末;
S3:将包括植物、落叶、残渣在1000-1400℃下处理后制得草木灰;
S4:将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中,在室温下将混合物粉碎10-20min,过筛后得到80-90目的物料A;
S5:向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂,升温至140-160℃,在转速为40-60r/min下捏合3-5h,然后冷却至室温,制得物料B;
S6:将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎,加入淀粉合成剂、水混合均匀,将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中,在温度为115-125℃,转速为95-115r/min下,经挤压造粒,制得环保型3D打印用粘土材料;
步骤S5中所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S51:将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至105-125℃,在转速为100-300r/min下反应40-60min,制得物料A;
S52:向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至130-150℃,在转速为200-300r/min下反应180-240min,制得物料B;
S53:向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至110-120℃,在转速为100-200r/min下反应90-150min,制得特定合成剂;
步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S61:配制浓度为22-25Be’的木薯淀粉浆A;
S62:向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1%-1.2%甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙,然后在温度为34-36℃,搅拌转速为100-120r/min下进行交联接枝反应35-38min,制得浆料B;
S63:向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷,然后在温度为34-38℃,搅拌转速为60-80r/min下进行交联反应0.6-0.8h,制得浆料C;
S64:将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为135-145℃下干燥,制得含水量≤6%的物料D;
S65:将步骤S64的物料D粉碎、过60-80目筛后风送至旋风式分离器进行收集,制得淀粉合成剂;
所述环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=20-30:8-16:6-10:4-9:4-6:10-25;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂12-20份、强化剂12-18份、安定剂10-16份、架桥剂10-14份、增韧剂8-12份、增稠剂8-10份、稳定剂6-8份、抗霉剂4-6份、终止剂2-4份;
所述调节剂为JINHASS;
所述强化剂为701粉强化剂;
所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成;
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂;
所述增韧剂为氧化铝晶须;
所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂;
所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵;
所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺;
所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉100-200份、己二酸二甲酯45-80份、二甲基乙酰胺45-80份、氢氧化钾25-40份、环氧氯丙烷20-40份、氧化钙2-3份。
优选地,所述环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=25:12:8:6:5:12;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂15份、强化剂15份、安定剂12份、架桥剂12份、增韧剂8份、增稠剂8份、稳定剂6份、抗霉剂4份、终止剂4份;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉150份、己二酸二甲酯60份、二甲基乙酰胺60份、氢氧化钾30份、环氧氯丙烷30份、氧化钙2份。
本发明的原理:草木灰是植物纤维、秸秆、残渣等经过燃烧化为灰烬后制得,草木灰中主要含有硅酸盐物质,具有一定的氧化性。秸秆、残渣的利用使得环境资源进一步循环使用,生态环境得到回归,植物是可再生资源,农作物、秸秆等资源丰富,使得制备成本更加经济。碳酸钙粉末取之于石头,广西地质资源丰富,山多石头多,土壤资源也丰富,碳酸钙粉末起到填充剂的作用,碳酸钙粉末的加入使得制备成本更加低。
木薯粉淀粉含量高,经变性制得淀粉合成剂,在碳酸钙粉末、草木灰硅酸盐物质混合后加入适量水发生化学反应产生热量,经3D打印机设备的挤出机喷头加热后进一步发生聚合作用,使得粘土变得更具有粘性。淀粉合成剂可以用作增稠剂、粘结剂、膨化剂和稳定剂,碳酸钙加热分解形成氧化钙,具有一定氧化性,利用氧化剂将淀粉氧化,淀粉氧化后分解具有粘稠性功能,可以提高淀粉的粘接力和防腐、防霉能力。另一方面,氧化作用又可降低淀粉分子的聚合度,使其分子链变短,使制得的粘合剂流动性好。
硅酸盐物质、碳酸钙、粘土等结合反应后形成硅酸物质,由于草木灰具有炭黑等成分提高了材料的耐磨性、硬度和结合度,使得环保型3D打印用粘土材料流动性好,粘性增加更易于成型,耐磨性、抗震性、硬度和强度大大提高。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明的粘土材料具有较高耐磨强度、冲击强度、抗震强度,塑性好,易成型,精度高等优点,适用于3D打印成型技术,促进了3D打印成型技术的推广应用,具有广阔的市场前景;
(2)本发明制得的产品尺寸精度好,成型形状容易控制,且方法简单可靠,成本低廉。
(3)碳酸钙资源丰富,材料可循环利用,采用可再生植物,生态环保。
【具体实施方式】
为便于更好地理解本发明,通过以下实施例加以说明,这些实施例属于本发明的保护范围,但不限制本发明的保护范围。
在实施例中,所述环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=20-30:8-16:6-10:4-9:4-6:10-25;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂12-20份、强化剂12-18份、安定剂10-16份、架桥剂10-14份、增韧剂8-12份、增稠剂8-10份、稳定剂6-8份、抗霉剂4-6份、终止剂2-4份;
所述调节剂为JINHASS;
所述强化剂为701粉强化剂;
所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成;
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂;
所述增韧剂为氧化铝晶须;
所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂;
所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵;
所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺;
所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉100-200份、己二酸二甲酯45-80份、二甲基乙酰胺45-80份、氢氧化钾25-40份、环氧氯丙烷20-40份、氧化钙2-3份;
所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:取pH≥7的土壤,自然风干后放入行星式球磨机研磨,把土壤粉末过200-400目筛,制得原材料的粘土料;
S2:将石头粉碎过100-300目筛后制得碳酸钙粉末;
S3:将包括植物、落叶、残渣在1000-1400℃下处理后制得草木灰;
S4:将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中,在室温下将混合物粉碎10-20min,过筛后得到80-90目的物料A;
S5:向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂,升温至140-160℃,在转速为40-60r/min下捏合3-5h,然后冷却至室温,制得物料B;
S6:将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎,加入淀粉合成剂、水混合均匀,将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中,在温度为115-125℃,转速为95-115r/min下,经挤压造粒,制得环保型3D打印用粘土材料;
步骤S5中所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S51:将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至105-125℃,在转速为100-300r/min下反应40-60min,制得物料A;
S52:向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至130-150℃,在转速为200-300r/min下反应180-240min,制得物料B;
S53:向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至110-120℃,在转速为100-200r/min下反应90-150min,制得特定合成剂;
步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S61:配制浓度为22-25Be’的木薯淀粉浆A;
S62:向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1%-1.2%甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙,然后在温度为34-36℃,搅拌转速为100-120r/min下进行交联接枝反应35-38min,制得浆料B;
S63:向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷,然后在温度为34-38℃,搅拌转速为60-80r/min下进行交联反应0.6-0.8h,制得浆料C;
S64:将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为135-145℃下干燥,制得含水量≤6%的物料D;
S65:将步骤S64的物料D粉碎、过60-80目筛后风送至旋风式分离器进行收集,制得淀粉合成剂。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=25:12:8:6:5:12;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂15份、强化剂15份、安定剂12份、架桥剂12份、增韧剂8份、增稠剂8份、稳定剂6份、抗霉剂4份、终止剂4份;
所述调节剂为JINHASS;
所述强化剂为701粉强化剂;
所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成;
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂;
所述增韧剂为氧化铝晶须;
所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂;
所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵;
所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺;
所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉150份、己二酸二甲酯60份、二甲基乙酰胺60份、氢氧化钾30份、环氧氯丙烷30份、氧化钙2份;
所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:取pH值为7.6的土壤,自然风干后放入行星式球磨机研磨,把土壤粉末过300目筛,制得原材料的粘土料;
S2:将石头粉碎过200目筛后制得碳酸钙粉末;
S3:将包括植物、落叶、残渣在1200℃下处理后制得草木灰;
S4:将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中,在室温下将混合物粉碎15min,过筛后得到80目的物料A;
S5:向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂,升温至150℃,在转速为50r/min下捏合4h,然后冷却至室温,制得物料B;
S6:将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎,加入淀粉合成剂、水混合均匀,将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中,在温度为120℃,转速为105r/min下,经挤压造粒,制得环保型3D打印用粘土材料;
步骤S5中所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S51:将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至110℃,在转速为200r/min下反应50min,制得物料A;
S52:向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至140℃,在转速为250r/min下反应210min,制得物料B;
S53:向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至115℃,在转速为150r/min下反应120min,制得特定合成剂;
步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S61:配制浓度为23Be’的木薯淀粉浆A;
S62:向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1%甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙,然后在温度为34℃,搅拌转速为100r/min下进行交联接枝反应38min,制得浆料B;
S63:向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷,然后在温度为35℃,搅拌转速为70r/min下进行交联反应0.7h,制得浆料C;
S64:将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为140℃下干燥,制得含水量为6%的物料D;
S65:将步骤S64的物料D粉碎、过70目筛后风送至旋风式分离器进行收集,制得淀粉合成剂。
实施例2
一种环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=20:8:6:4:4:10;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂12份、强化剂12份、安定剂10份、架桥剂10份、增韧剂8份、增稠剂8份、稳定剂6份、抗霉剂4份、终止剂2份;
所述调节剂为JINHASS;
所述强化剂为701粉强化剂;
所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成;
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂;
所述增韧剂为氧化铝晶须;
所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂;
所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵;
所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺;
所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉100份、己二酸二甲酯45份、二甲基乙酰胺45份、氢氧化钾25份、环氧氯丙烷20份、氧化钙2份;
所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:取pH值为7.8的土壤,自然风干后放入行星式球磨机研磨,把土壤粉末过200目筛,制得原材料的粘土料;
S2:将石头粉碎过100目筛后制得碳酸钙粉末;
S3:将包括植物、落叶、残渣在1000℃下处理后制得草木灰;
S4:将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中,在室温下将混合物粉碎10min,过筛后得到90目的物料A;
S5:向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂,升温至140℃,在转速为40r/min下捏合5h,然后冷却至室温,制得物料B;
S6:将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎,加入淀粉合成剂、水混合均匀,将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中,在温度为115℃,转速为95r/min下,经挤压造粒,制得环保型3D打印用粘土材料;
步骤S5中所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S51:将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至105℃,在转速为100r/min下反应60min,制得物料A;
S52:向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至130℃,在转速为200r/min下反应240min,制得物料B;
S53:向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至110℃,在转速为100r/min下反应150min,制得特定合成剂;
步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S61:配制浓度为22Be’的木薯淀粉浆A;
S62:向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1.2%甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙,然后在温度为36℃,搅拌转速为120r/min下进行交联接枝反应35min,制得浆料B;
S63:向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷,然后在温度为34℃,搅拌转速为60r/min下进行交联反应0.8h,制得浆料C;
S64:将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为135℃下干燥,制得含水量为4%的物料D;
S65:将步骤S64的物料D粉碎、过60目筛后风送至旋风式分离器进行收集,制得淀粉合成剂。
实施例3
一种环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=30:16:10:9:6:25;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂20份、强化剂18份、安定剂16份、架桥剂14份、增韧剂12份、增稠剂10份、稳定剂8份、抗霉剂6份、终止剂4份;
所述调节剂为JINHASS;
所述强化剂为701粉强化剂;
所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成;
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂;
所述增韧剂为氧化铝晶须;
所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂;
所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵;
所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺;
所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉200份、己二酸二甲酯80份、二甲基乙酰胺80份、氢氧化钾40份、环氧氯丙烷40份、氧化钙3份;
所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:取pH值为7.2的土壤,自然风干后放入行星式球磨机研磨,把土壤粉末过400目筛,制得原材料的粘土料;
S2:将石头粉碎过300目筛后制得碳酸钙粉末;
S3:将包括植物、落叶、残渣在1400℃下处理后制得草木灰;
S4:将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中,在室温下将混合物粉碎20min,过筛后得到80目的物料A;
S5:向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂,升温至160℃,在转速为60r/min下捏合3h,然后冷却至室温,制得物料B;
S6:将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎,加入淀粉合成剂、水混合均匀,将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中,在温度为125℃,转速为115r/min下,经挤压造粒,制得环保型3D打印用粘土材料;
步骤S5中所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S51:将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至125℃,在转速为300r/min下反应40min,制得物料A;
S52:向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至150℃,在转速为300r/min下反应180min,制得物料B;
S53:向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至120℃,在转速为200r/min下反应90min,制得特定合成剂;
步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S61:配制浓度为25Be’的木薯淀粉浆A;
S62:向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1%甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙,然后在温度为35℃,搅拌转速为110r/min下进行交联接枝反应36min,制得浆料B;
S63:向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷,然后在温度为38℃,搅拌转速为80r/min下进行交联反应0.6h,制得浆料C;
S64:将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为145℃下干燥,制得含水量为5%的物料D;
S65:将步骤S64的物料D粉碎、过80目筛后风送至旋风式分离器进行收集,制得淀粉合成剂。
实施例1-3中的淀粉合成剂性能参数如下表所示。
实施例1-3中的环保型3D打印用粘土材料性能参数如下表所示。
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (2)
1.一种环保型3D打印用粘土材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:取pH≥7的土壤,自然风干后放入行星式球磨机研磨,把土壤粉末过200-400目筛,制得原材料的粘土料;
S2:将石头粉碎过100-300目筛后制得碳酸钙粉末;
S3:将包括植物、落叶、残渣在1000-1400℃下处理后制得草木灰;
S4:将步骤S1制得的粘土料、步骤S2制得的碳酸钙粉末、步骤S3制得的草木灰混合后放入粉碎机中,在室温下将混合物粉碎10-20min,过筛后得到80-90目的物料A;
S5:向步骤S4制得的物料A中加入特定合成剂,升温至140-160℃,在转速为40-60r/min下捏合3-5h,然后冷却至室温,制得物料B;
S6:将步骤S5制得的物料B在室温下粉碎,加入淀粉合成剂、水混合均匀,将混合均匀混合物放入螺杆挤压成型机中,在温度为115-125℃,转速为95-115r/min下,经挤压造粒,制得环保型3D打印用粘土材料;
步骤S5中所述特定合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S51:将调节剂、强化剂、安定剂、架桥剂混合升温至105-125℃,在转速为100-300r/min下反应40-60min,制得物料A;
S52:向步骤S51制得的物料A中加入增韧剂、增稠剂、稳定剂混合后升温至130-150℃,在转速为200-300r/min下反应180-240min,制得物料B;
S53:向步骤S52制得的物料B中加入抗霉剂、终止剂混合后降温至110-120℃,在转速为100-200r/min下反应90-150min,制得特定合成剂;
步骤S6中所述淀粉合成剂的制备方法,包括以下步骤:
S61:配制浓度为22-25Be’的木薯淀粉浆A;
S62:向步骤S61中的木薯淀粉浆A加入浓度为1%-1.2%甘油三酯、过碳酰胺、氧化钙,然后在温度为34-36℃,搅拌转速为100-120r/min下进行交联接枝反应35-38min,制得浆料B;
S63:向步骤S62的浆料B中加入氢氧化钾和环氧氯丙烷,然后在温度为34-38℃,搅拌转速为60-80r/min下进行交联反应0.6-0.8h,制得浆料C;
S64:将步骤S63的浆料C输送至滚筒式干燥机中进行预糊化并在温度为135-145℃下干燥,制得含水量≤6%的物料D;
S65:将步骤S64的物料D粉碎、过60-80目筛后风送至旋风式分离器进行收集,制得淀粉合成剂;
所述环保型3D打印用粘土材料,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=20-30:8-16:6-10:4-9:4-6:10-25;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂12-20份、强化剂12-18份、安定剂10-16份、架桥剂10-14份、增韧剂8-12份、增稠剂8-10份、稳定剂6-8份、抗霉剂4-6份、终止剂2-4份;
所述调节剂为JINHASS;
所述强化剂为701粉强化剂;
所述安定剂组成成分由膨润土、二氧化硅、盐石膏、氧化镁、氧化铁组成;
所述架桥剂为丙烯酸型架桥剂;
所述增韧剂为氧化铝晶须;
所述增稠剂为纤维素醚类增稠剂;
所述稳定剂为二甲基苄基氯化铵;
所述抗霉剂为水杨酸酰苯胺;
所述终止剂为二甲基二硫代氨基甲酸钾;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉100-200份、己二酸二甲酯45-80份、二甲基乙酰胺45-80份、氢氧化钾25-40份、环氧氯丙烷20-40份、氧化钙2-3份。
2.根据权利要求1所述环保型3D打印用粘土材料的制备方法,其特征在于,包括以下质量配比的原料:粘土料:碳酸钙粉末:草木灰:特定合成剂:淀粉合成剂:水=25:12:8:6:5:12;
所述特定合成剂以重量份为单位,包括以下原料:调节剂15份、强化剂15份、安定剂12份、架桥剂12份、增韧剂8份、增稠剂8份、稳定剂6份、抗霉剂4份、终止剂4份;
所述淀粉合成剂以重量份为单位,包括以下原料:木薯淀粉150份、己二酸二甲酯60份、二甲基乙酰胺60份、氢氧化钾30份、环氧氯丙烷30份、氧化钙2份。
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CN (1) | CN106242501A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107042302A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-08-15 | 张丹丹 | 一种用于热铸工艺中管件的3d打印材料 |
CN108357101A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-03 | 浙江大学 | 一种环保型粉末3d打印机 |
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2016
- 2016-08-01 CN CN201610628106.5A patent/CN106242501A/zh active Pending
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CN107042302A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-08-15 | 张丹丹 | 一种用于热铸工艺中管件的3d打印材料 |
CN108357101A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-03 | 浙江大学 | 一种环保型粉末3d打印机 |
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