CN108192192A - 一种高强度3d打印材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度3D打印材料及其制备方法和应用。所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯90‑100份、有机硅树脂12‑17份、ATMP 7‑14份、联乙酰一肟13‑16份、水解聚马来酸酐5‑17份、丙酸乙烯酯10‑18份、四羟甲基硫酸磷7‑13份。本发明的高强度3D打印材料通过原料复配发挥了协同作用，使得材料具有优异的机械强度，抗冲击性能、拉伸强度、抗低温性能均得到提高，可广泛用于3D打印技术领域；且原料少，制备工艺简单，有利于生产加工，具有一定的社会价值和经济价值。

Description

一种高强度3D打印材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料，具体是一种高强度3D打印材料及其制备方法和应用。
背景技术
3D打印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。
但是传统的3D打印材料的强度性能较差，不能满足特殊工件的高强度性能要求，使其使用范围受限。因此，本发明提供一种高强度3D打印材料及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度3D打印材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度3D打印材料，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯90-100份、有机硅树脂12-17份、ATMP 7-14份、联乙酰一肟13-16份、水解聚马来酸酐5-17份、丙酸乙烯酯10-18份、四羟甲基硫酸磷7-13份。
作为本发明进一步的方案：所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯92-96份、有机硅树脂13-16份、ATMP 8-12份、联乙酰一肟14-16份、水解聚马来酸酐7-12份、丙酸乙烯酯12-16份、四羟甲基硫酸磷9-12份。
作为本发明进一步的方案：所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯95份、有机硅树脂14份、ATMP 10份、联乙酰一肟15份、水解聚马来酸酐10份、丙酸乙烯酯13份、四羟甲基硫酸磷10份。
一种高强度3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入15-30份的水，在65-78℃下搅拌反应1-2h，搅拌速度为150-300r/min；
(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入3-7份的65％的乙醇溶液，在60-75℃下搅拌反应25-40min，搅拌速度为300-500r/min；
(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在65-80℃下搅拌反应1-2h，搅拌速度为400-600r/min；
(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在80-95℃下搅拌反应15-25min，搅拌速度为200-300r/min；然后升温至115-125℃下搅拌反应10-20min，搅拌速度为100-200r/min；然后升温至130-155℃下搅拌反应1-3h，搅拌速度为300-500r/min；
(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
作为本发明进一步的方案：步骤(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在85℃下搅拌反应20min，搅拌速度为250r/min；然后升温至120℃下搅拌反应14min，搅拌速度为160r/min；然后升温至135℃下搅拌反应2h，搅拌速度为400r/min。
一种高强度3D打印材料在3D技术领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的高强度3D打印材料通过原料复配发挥了协同作用，使得材料具有优异的机械强度，抗冲击性能、拉伸强度、抗低温性能均得到提高，可广泛用于3D打印技术领域；且原料少，制备工艺简单，有利于生产加工，具有一定的社会价值和经济价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度3D打印材料，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯90份、有机硅树脂12份、ATMP 7份、联乙酰一肟13份、水解聚马来酸酐5份、丙酸乙烯酯10份、四羟甲基硫酸磷7份。
一种高强度3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入15份的水，在65℃下搅拌反应1h，搅拌速度为150r/min；(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入3份的65％的乙醇溶液，在60℃下搅拌反应25min，搅拌速度为300r/min；(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在65℃下搅拌反应1h，搅拌速度为400r/min；(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在80℃下搅拌反应15min，搅拌速度为200r/min；然后升温至115℃下搅拌反应10min，搅拌速度为100r/min；然后升温至130℃下搅拌反应1h，搅拌速度为300r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例2
一种高强度3D打印材料，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯100份、有机硅树脂17份、ATMP 14份、联乙酰一肟16份、水解聚马来酸酐17份、丙酸乙烯酯18份、四羟甲基硫酸磷13份。
一种高强度3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入30份的水，在78℃下搅拌反应2h，搅拌速度为300r/min；(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入7份的65％的乙醇溶液，在75℃下搅拌反应40min，搅拌速度为500r/min；(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在80℃下搅拌反应2h，搅拌速度为600r/min；(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在95℃下搅拌反应25min，搅拌速度为300r/min；然后升温至125℃下搅拌反应20min，搅拌速度为200r/min；然后升温至155℃下搅拌反应3h，搅拌速度为500r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例3
一种高强度3D打印材料，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯95份、有机硅树脂14份、ATMP 10份、联乙酰一肟15份、水解聚马来酸酐10份、丙酸乙烯酯13份、四羟甲基硫酸磷10份。
一种高强度3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入20份的水，在70℃下搅拌反应1.5h，搅拌速度为200r/min；(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入5份的65％的乙醇溶液，在65℃下搅拌反应30min，搅拌速度为400r/min；(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在70℃下搅拌反应1.5h，搅拌速度为500r/min；(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在85℃下搅拌反应20min，搅拌速度为250r/min；然后升温至120℃下搅拌反应14min，搅拌速度为160r/min；然后升温至135℃下搅拌反应2h，搅拌速度为400r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例4
一种高强度3D打印材料，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯92份、有机硅树脂13份、ATMP 8份、联乙酰一肟14份、水解聚马来酸酐7份、丙酸乙烯酯12份、四羟甲基硫酸磷9份。
一种高强度3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入18份的水，在68℃下搅拌反应1.4h，搅拌速度为180r/min；(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入4份的65％的乙醇溶液，在65℃下搅拌反应32min，搅拌速度为350r/min；(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在67℃下搅拌反应1.2h，搅拌速度为430r/min；(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在86℃下搅拌反应17min，搅拌速度为230r/min；然后升温至118℃下搅拌反应13min，搅拌速度为130r/min；然后升温至135℃下搅拌反应1.6h，搅拌速度为350r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例5
一种高强度3D打印材料，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯96份、有机硅树脂16份、ATMP 12份、联乙酰一肟16份、水解聚马来酸酐12份、丙酸乙烯酯16份、四羟甲基硫酸磷12份。
一种高强度3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入26份的水，在75℃下搅拌反应1.6h，搅拌速度为265r/min；(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入6份的65％的乙醇溶液，在72℃下搅拌反应35min，搅拌速度为430r/min；(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在72℃下搅拌反应1.6h，搅拌速度为550r/min；(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在92℃下搅拌反应22min，搅拌速度为278r/min；然后升温至122℃下搅拌反应18min，搅拌速度为175r/min；然后升温至150℃下搅拌反应2.6h，搅拌速度为425r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
对比例1
除原料中不包括联乙酰一肟外，制备工艺与实施例5相同。
对比例2
除原料中不包括水解聚马来酸酐外，制备工艺与实施例5相同。
对比例3
除原料中不包括联乙酰一肟和水解聚马来酸酐外，制备工艺与实施例5相同。
实验例
对实施例1、3、5和对比例1-3制备的3D打印材料进行性能测试，结果如下表1所示。
表1性能测试结果
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种高强度3D打印材料，其特征在于，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯90-100份、有机硅树脂12-17份、ATMP 7-14份、联乙酰一肟13-16份、水解聚马来酸酐5-17份、丙酸乙烯酯10-18份、四羟甲基硫酸磷7-13份。
2.根据权利要求1所述的高强度3D打印材料，其特征在于，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯92-96份、有机硅树脂13-16份、ATMP 8-12份、联乙酰一肟14-16份、水解聚马来酸酐7-12份、丙酸乙烯酯12-16份、四羟甲基硫酸磷9-12份。
3.根据权利要求1所述的高强度3D打印材料，其特征在于，所述高强度3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乙烯95份、有机硅树脂14份、ATMP 10份、联乙酰一肟15份、水解聚马来酸酐10份、丙酸乙烯酯13份、四羟甲基硫酸磷10份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高强度3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水解聚马来酸酐和四羟甲基硫酸磷加入反应釜中，加入15-30份的水，在65-78℃下搅拌反应1-2h，搅拌速度为150-300r/min；
(2)将ATMP和联乙酰一肟加入上述反应釜中，加入3-7份的65％的乙醇溶液，在60-75℃下搅拌反应25-40min，搅拌速度为300-500r/min；
(3)将丙酸乙烯酯加入上述反应釜中，在65-80℃下搅拌反应1-2h，搅拌速度为400-600r/min；
(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在80-95℃下搅拌反应15-25min，搅拌速度为200-300r/min；然后升温至115-125℃下搅拌反应10-20min，搅拌速度为100-200r/min；然后升温至130-155℃下搅拌反应1-3h，搅拌速度为300-500r/min；
(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
5.如权利要求4所述的高强度3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)将有机硅树脂和聚乙烯加入上述反应釜中，在85℃下搅拌反应20min，搅拌速度为250r/min；然后升温至120℃下搅拌反应14min，搅拌速度为160r/min；然后升温至135℃下搅拌反应2h，搅拌速度为400r/min。
6.一种如权利要求1-3任一所述的高强度3D打印材料在3D技术领域中的应用。
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