CN108296420A - 一种3d打印用覆膜砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种覆膜砂及其制备方法，尤其涉及一种3D打印用覆膜砂及其制备方法。本发明的3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂62‑85份、氧化铁红2‑4份、木质纤维1‑5份、耐火剂8‑14份、偶联剂2‑5份、粘结剂1‑2份、乌洛托品1‑3份。本发明的3D打印用覆膜砂的各原料组分相互配合且严格把控各组分之间的配比，提高了覆膜砂的整体强度、耐高温性、耐火持久性以及自身结构稳定性，从而保证了打印工件的质量。本发明的3D打印用覆膜砂的制备方法制备工艺简单、原料利用率高、且3D打印用覆膜砂的成品质量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种覆膜砂及其制备方法，尤其涉及一种3D打印用覆膜砂及其制备方法。
背景技术
覆膜砂，为砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。有冷法和热法两种覆膜工艺：冷法用乙醇将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇挥发，得覆膜砂；热法把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，而后加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。覆膜砂通常采用优质精选天然石英砂为原砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品及增强剂为原料。根据用户的不同技术需求，依据固化速度、脱膜性、流动性、溃散性、铸件表面光洁度、储存等方面的要求适当调整原料配比。
目前覆膜砂的生产工艺有冷覆膜法、冷干混覆膜法、半干热覆膜法和热覆膜法，但现有技术制备的覆膜砂通常存在高温抗压强度较低，制备过程中容易出现覆膜砂脱壳、结块现象等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗压强度高、不易结块，以及可有效避免制备过程中覆膜砂脱壳的3D打印用覆膜砂及其制备方法。
本发明提供了一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂62-85份、氧化铁红2-4份、木质纤维1-5份、耐火剂8-14份、偶联剂2-5份、粘结剂1-2份、乌洛托品1-3份。
进一步地，耐火剂由以下重量份的原料组份：
陶瓷纤维35-45份、氧化钙15-25份、氧化铝微粉15-25份、氧化锆5-15份、以及碳素5-15份。
进一步地，粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2-3份、烷基酚聚氧乙烯醚3-5份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1-2份、还原剂0.3-0.5份、含羟基的丙烯酸酯类单体3-5份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体88-105份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体18-21份、氧化剂0.3-0.5份。
本发明提供的一种3D打印用覆膜砂，添加有木质纤维，通过木质纤维在覆膜砂中形成的三维空间结构以及其自身的吸水性能，从而提高了覆膜砂的表面强度、粘结剂与覆膜砂本体的粘接强度、覆膜砂力学强度的均匀性，以及有效提高了覆膜砂的抗破裂能力；添加有耐火剂，从而保证了覆膜砂具有较好的耐高温性能；添加有特种粘结剂，从而提高了覆膜砂原料的粘结力；通过偶联剂、木质纤维、以及粘结剂的配合从而取代了酚醛树脂的添加，使用化学键进行连接，而不是分子间作用力，在增强材料强度的同时，符合安全环保。本发明的3D打印用覆膜砂的各原料组分相互配合且严格把控各组分之间的配比，提高了覆膜砂的整体强度、耐高温性、耐火持久性以及自身结构稳定性，从而保证了打印工件的质量。
本发明还提供了一种3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红混合形成混砂并加热，加热温度为130℃-180℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为200-600转/分，搅拌时间为12min-25min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至70℃-80℃；
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置一段时间后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步地，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2-3：3-5：2：1-2：0.3-0.5：100加入反应釜中，得到混合液A；
将含羟基的丙烯酸酯类单体、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体按重量比2-3：50-60：10-12进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到所述粘结剂。
进一步地，步骤(3)中第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温；搅拌速率为400-800转/分，搅拌时间为8min-18min。
进一步地，步骤(4)中高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌；其中，低速搅拌速率为80-120转/分，搅拌时间为5min；高速搅拌的搅拌速率为2000-3000转/分，搅拌时间为10min。
进一步地，步骤(5)中第三混合物在通风处静置时间为120min-180min。
本发明提供的一种3D打印用覆膜砂的制备方法，通过各组分的添加顺序、加热/冷却温度、以及搅拌机的搅拌时间与搅拌速度的严格把控，能够有效的防止覆膜砂出现脱壳现象，从而保证了覆膜砂的制备质量；采用高低速混合搅拌，能够使材料充分混合，同时能够防止覆膜砂出现结块现象。本发明的3D打印用覆膜砂的制备方法制备工艺简单、原料利用率高、且3D打印用覆膜砂的成品质量高。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂85份、氧化铁红2份、木质纤维1份、耐火剂8份、偶联剂2份、粘结剂1份、乌洛托品1份。
其中，耐火剂由以下重量份的原料组份：陶瓷纤维40份、氧化钙20份、氧化铝微粉20份、氧化锆10份、以及碳素10份。
粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2份、烷基酚聚氧乙烯醚3份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1份、还原剂0.3份、含羟基的丙烯酸酯类单体3份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体88份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体18份、氧化剂0.3份；
玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯，玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯，含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸。
本实施例的3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红加入混砂机中混合形成混砂并加热，所述加热温度为130℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后继续在混砂机中恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为200转/分，搅拌时间为12min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至70℃；其中，第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温，搅拌速率为400转/分，搅拌时间为8min。
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后在混砂机中进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；其中，高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌，低速搅拌速率为80转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为2000转/分，搅拌时间为10min。
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置120min后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步的，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2：3：2：1：0.3：100加入反应釜中，得到混合液A；
将丙烯酸、玻甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯按重量比2：50：10进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到粘结剂。
实施例2
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂64份、氧化铁红4份、木质纤维5份、耐火剂14份、偶联剂5份、粘结剂5份、乌洛托品3份。
其中，耐火剂由以下重量份的原料组份：陶瓷纤维40份、氧化钙20份、氧化铝微粉20份、氧化锆10份、以及碳素10份。
粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2份、烷基酚聚氧乙烯醚4份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1.5份、还原剂0.4份、含羟基的丙烯酸酯类单体4份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体90份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体20份、氧化剂0.4份；
玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸己酯，玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯，含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸-2-羟乙酯。
本实施例的3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红加入混砂机中混合形成混砂并加热，所述加热温度为180℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后继续在混砂机中恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为600转/分，搅拌时间为25min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至80℃；其中，第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温，搅拌速率为800转/分，搅拌时间为18min。
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后在混砂机中进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；其中，高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌，低速搅拌速率为120转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为3000转/分，搅拌时间为10min。
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置180min后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步的，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2：4：2：1.5：0.4：100加入反应釜中，得到混合液A；
将丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸己酯按重量比2：45：10进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到粘结剂。
实施例3
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂81份、氧化铁红2.2份、木质纤维2份、耐火剂9份、偶联剂3份、粘结剂1.2份、乌洛托品1.3份。
其中，耐火剂由以下重量份的原料组份：陶瓷纤维40份、氧化钙20份、氧化铝微粉20份、氧化锆10份、以及碳素10份；
粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2.5份、烷基酚聚氧乙烯醚3.5份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1.5份、还原剂0.4份、含羟基的丙烯酸酯类单体4份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体92份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体20份、氧化剂0.4份；
玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为丙烯酸正辛酯，玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯，含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸。
本实施例的3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红加入混砂机中混合形成混砂并加热，所述加热温度为140℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后继续在混砂机中恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为300转/分，搅拌时间为14min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至72℃；其中，第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温，搅拌速率为500转/分，搅拌时间为10min。
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后在混砂机中进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；其中，高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌，低速搅拌速率为90转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为2200转/分，搅拌时间为10min。
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置130min后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步的，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2.5：3.5：2：1.5：0.4：100加入反应釜中，得到混合液A；
将丙烯酸、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正辛酯按重量比2：46：10进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到粘结剂。
实施例4
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂71份、氧化铁红3份、木质纤维4份、耐火剂13份、偶联剂4份、粘结剂1.8份、乌洛托品2.8份。
其中，耐火剂由以下重量份的原料组份：陶瓷纤维40份、氧化钙20份、氧化铝微粉20份、氧化锆10份、以及碳素10份；
粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠3份、烷基酚聚氧乙烯醚5份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系2份、还原剂0.5份、含羟基的丙烯酸酯类单体5份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体105份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体21份、氧化剂0.5份；
玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸己酯，玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸，含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸-2-羟乙酯。
本实施例的3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红加入混砂机中混合形成混砂并加热，所述加热温度为170℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后继续在混砂机中恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为500转/分，搅拌时间为22min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至78℃；其中，第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温，搅拌速率为700转/分，搅拌时间为16min。
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后在混砂机中进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；其中，高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌，低速搅拌速率为110转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为2800转/分，搅拌时间为10min。
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置170min后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步的，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为3：5：2：2：0.5：100加入反应釜中，得到混合液A；
将丙烯酸、玻甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯按重量比5：105：21进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到粘结剂。
实施例5
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂75份、氧化铁红2.8份、木质纤维4份、耐火剂10份、偶联剂4.8份、粘结剂1.6份、乌洛托品2.2份。
其中，耐火剂由以下重量份的原料组份：陶瓷纤维40份、氧化钙20份、氧化铝微粉20份、氧化锆10份、以及碳素10份；
粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2份、烷基酚聚氧乙烯醚3份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1份、还原剂0.3份、含羟基的丙烯酸酯类单体3份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体88份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体18份、氧化剂0.3份；
玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为丙烯酸丁酯，玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯，含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸。
本实施例的3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红加入混砂机中混合形成混砂并加热，所述加热温度为150℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后继续在混砂机中恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为450转/分，搅拌时间为20min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至74℃；其中，第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温，搅拌速率为500转/分，搅拌时间为10min。
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后在混砂机中进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；其中，高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌，低速搅拌速率为105转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为2400转/分，搅拌时间为10min。
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置145min后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步的，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2：3：2：1：0.3：100加入反应釜中，得到混合液A；
将丙烯酸、玻甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯按重量比2：50：10进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到粘结剂。
实施例6
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂76份、氧化铁红3份、木质纤维3份、耐火剂11份、偶联剂3.5份、粘结剂2份、乌洛托品2份。
其中，耐火剂由以下重量份的原料组份：陶瓷纤维40份、氧化钙20份、氧化铝微粉20份、氧化锆10份、以及碳素10份；
粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2.5份、烷基酚聚氧乙烯醚3.5份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1.5份、还原剂0.4份、含羟基的丙烯酸酯类单体4份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体92份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体20份、氧化剂0.4份；
玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为丙烯酸正辛酯，玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯，含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸。
本实施例的3D打印用覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原砂与氧化铁红加入混砂机中混合形成混砂并加热，所述加热温度为155℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入粘结剂和木质纤维，混合后继续在混砂机中恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为400转/分，搅拌时间为18min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入乌洛托品和耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至75℃；其中，第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温，搅拌速率为600转/分，搅拌时间为13min。
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入偶联剂得到第三混合物，将第三混合物降至常温后在混砂机中进行高低速混合搅拌，其中，第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；其中，高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌，低速搅拌速率为100转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为2500转/分，搅拌时间为10min。
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置140min后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
进一步的，步骤(2)中的粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2.5：3.5：2：1.5：0.4：100加入反应釜中，得到混合液A；
将丙烯酸、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸正辛酯按重量比2：46：10进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到粘结剂。
对比例
一种3D打印用覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：原砂75份、酚醛树脂6份、耐火黏土11份、偶联剂4份、粘结剂2份、乌洛托品2份、润滑剂0.3分。
其中，粘结剂为聚乙烯醇。
对比例的3D打印用覆膜砂的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)将原砂水洗，去除泥沙及杂物；
(2)将步骤(1)处理后的原砂与耐火黏土一起加入粉碎机中进行粉碎，得到第一混合物；
(3)将步骤(2)得到的第一混合物加入混砂机中并加热至85℃，混合搅拌5分钟，得到第二混合物；
(4)向步骤(3)得到的第二混合物中加入酚醛树脂、粘结剂，混合搅拌2分钟后，加入乌洛托品并加热至160℃，继续搅拌7分钟，得到第三混合物；
(5)将步骤(4)得到的第三混合物冷却至105℃后加入偶联剂、润滑剂，混合搅拌7分钟，即得3D打印用覆膜砂成品。
本发明各实施例制得的3D打印用覆膜砂进行抗压强度、破裂率实验，得到的实验数据如下表：
| 抗压强度(MPA) | 破裂率(％) | |
| 实施例一 | 8.2 | 1.0 |
| 实施例二 | 7.8 | 1.2 |
| 实施例三 | 7.9 | 0.8 |
| 实施例四 | 8.0 | 0.9 |
| 实施例五 | 7.8 | 1.2 |
| 实施例六 | 8.5 | 0.7 |
| 对比例 | 7.0 | 1.4 |
由以上实验数据可知，本发明的3D打印用覆膜砂相对于现有技术其抗拉强度提高了10％-22％，其破裂率降低了15％-50％，具有较好的力学性能。
本发明的3D打印用覆膜砂的各原料组分相互配合且严格把控各组分之间的配比，提高了覆膜砂的整体强度、耐高温性、耐火持久性以及自身结构稳定性，从而保证了打印工件的质量；本发明的3D打印用覆膜砂的制备方法制备工艺简单、原料利用率高、且3D打印用覆膜砂的成品质量高。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种3D打印用覆膜砂，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：原砂62-85份、氧化铁红2-4份、木质纤维1-5份、耐火剂8-14份、偶联剂2-5份、粘结剂1-2份、乌洛托品1-3份。
2.根据权利要求1所述的3D打印用覆膜砂，其特征在于，所述耐火剂由以下重量份的原料组份：
陶瓷纤维35-45份、氧化钙15-25份、氧化铝微粉15-25份、氧化锆5-15份、以及碳素5-15份。
3.根据权利要求1所述的3D打印用覆膜砂，其特征在于，所述粘结剂包括以下重量份的原料组份：脂肪醇硫酸钠2-3份、烷基酚聚氧乙烯醚3-5份、电解质2份、磷酸二氢钠缓冲体系1-2份、还原剂0.3-0.5份、含羟基的丙烯酸酯类单体3-5份、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体88-105份、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体18-21份、氧化剂0.3-0.5份。
4.根据权利要求3所述的3D打印用覆膜砂，其特征在于：
所述玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸正辛酯中的一种或几种。
所述玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。
所述含羟基丙烯酸酯类单体为丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸-2羟丙酯、丙烯酸中的一种或几种。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的3D打印用覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述原砂与所述氧化铁红混合形成混砂并加热，所述加热温度为130℃-180℃；
(2)在步骤(1)得到的混砂中加入所述粘结剂和所述木质纤维，混合后恒温进行充分搅拌，得到第一混合物，其中：搅拌温度为155℃，搅拌速率为200-600转/分，搅拌时间为12min-25min；
(3)在步骤(2)得到的第一混合物中加入所述乌洛托品和所述耐火剂得到第二混合物，降低第二混合物温度至70℃-80℃；
(4)在步骤(3)得到的第二混合物中加入所述偶联剂得到第三混合物，将所述第三混合物降至常温后进行高低速混合搅拌，其中，所述第三混合物的温度以10℃/min的速率降至常温；
(5)最后将步骤(4)得到的第三混合物在通风处静置一段时间后，进行破碎、筛分、包装，得到3D打印用覆膜砂成品。
6.根据权利要求5所述的3D打印用覆膜砂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的所述粘结剂通过以下步骤制备而成：
在80℃条件下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水按重量比为2-3：3-5：2：1-2：0.3-0.5：100加入反应釜中，得到混合液A；
将含羟基的丙烯酸酯类单体、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体按重量比2-3：50-60：10-12进行混合，得到混合液B；
将混合液B倒入混合液A中搅拌15min，得到预乳液；
将预乳液和水按重量比1:1加入反应釜中，在75℃下，1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应6h后得到所述粘结剂。
7.根据权利要求5所述的3D打印用覆膜砂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述第二混合物的温度以5℃/min的速率进行降温；搅拌速率为400-800转/分，搅拌时间为8min-18min。
8.根据权利要求5所述的3D打印用覆膜砂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述高低速混合搅拌包括循环低速搅拌和高速搅拌；其中，所述低速搅拌速率为80-120转/分，搅拌时间为5min；所述高速搅拌的搅拌速率为2000-3000转/分，搅拌时间为10min。
9.根据权利要求5所述的3D打印用覆膜砂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述第三混合物在通风处静置时间为120min-180min。
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