CN108424614A - 一种用于3d打印的糊状代木材料及其3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印的糊状代木材料及其3D打印方法，涉及高分子材料技术领域，解决了现有技术中采用糊状代木材料加工模型造成原料浪费、不利于环保的问题。本发明中的糊状代木材料可用于3D打印，可以直接将糊状代木打印成产品需要的形状和结构，同时加热使其固化，3D打印机的打印精度高，不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，经计算，可以减少40‑60%原料的浪费，降低成本；由于不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，减少50%的加工工时，提高效率；不需要搭建模型的骨架，减少了40‑60%废料的排放，绿色环保；由于3D打印一般不需要骨架，产品模型设计更加自由，不受模型骨架的限制。

Description

一种用于3D打印的糊状代木材料及其3D打印方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说，它涉及一种用于3D打印的糊状代木材料及其3D打印方法。
背景技术
糊状代木糊状代木又名可加工代木，该产品具有极佳的可加工性，可按不同设计要求进行雕塑。固化物具有优越的机械加工性能，可铣、刨、削、钻、攻丝等多种加工，加工过程中钻头无磨损，模剥时不粘砂轮，切削时输量呈带状，加工表面光洁度高；且固化物具有细腻、不崩刀、易打磨、易修复、易改型、尺寸稳定、质量轻等特点；主要适用于模型及检治具的制作。
现有技术中采用糊状代木加工模型主要有两种方法，A方法为：1.根据模型的形状和结构制作骨架；2.将糊状代木的A、B组份混合均匀形成膏状混合物；3.将膏状混合物手工涂覆在骨架的成型面上，烘烤固化，形成待加工层；4.按照设计要求采用铣、刨、削、钻、打磨等工艺将待加工层加工成型。B方法为：1.将糊状代木的A、B组份混合均匀形成膏状混合物；2.将膏状混合物倒入长方体或者正方体状的模具中，加热固化后，形成固体代木；3.按照设计要求采用铣、刨、削、钻、打磨等工艺将固体代木加工成型。
上述的两种方法均需要先使糊状代木固化成型，然后再进行加工，去除多余的原料，一方面造成原料的浪费，提高了原料成本，另一方面产生较多的废弃物，不利于环保。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种用于3D打印的糊状代木材料，通过合理选用原料成分并严格控制原料的配比，从而调配出适用于3D打印的糊状代木材料，采用3D打印的方式解决上述技术问题，其具有适用于3D打印、快速固化成型，减少原料浪费的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了以下技术方案：
一种用于3D打印的糊状代木材料，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分的重量配比为1:1；
其中，A组分按重量份数计含有以下物质：
双酚A环氧树脂36-55份；
双酚F环氧树脂20-30份；
1,4丁二醇缩水甘油醚5-15份；
流平剂0.1-1份；
消泡剂0.1-1份；
钛白粉5-10份；
重质碳酸钙25-40份；
碳黑0.5-1份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
其中，B组分按重量份数计含有以下物质：
端氨基聚醚30-50份；
N-氨乙基哌嗪5-15份；
异佛尔酮二胺20-30份；
三乙烯四胺8-15份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
重质碳酸钙20-30份。
通过上述技术方案，3D打印技术，又称增材制造技术，实际上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，是叠层制造技术的一种形式，其原理是通过向物品分层添加材料来创造出三维实体的实物。目前，3D打印技术已大量应用于产品原型、模具制造、医疗设备、生物工程、建筑、航空、汽车制造行业等领域，为创新开拓了广阔的空间。发明人经过成千上百次的试验，选择上述原料配制A组分和B组分，不仅能够保证A组分和B组分具有合适的流动性，而且从3D打印机的喷头挤出后在垂直支撑上可达30-50mm的厚度，不易塌落；由于一般的环氧树脂固化时间较长，难以用于3D打印，因此发明人选择双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂复配，并且采用端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺四种固化剂复配，端氨基聚醚和异佛尔酮二胺的固化速度较慢，N-氨乙基哌嗪和三乙烯四胺的固化速度较快，四种固化剂复配使用，能够使打印后的产品加热后在极短的时间内迅速固化。
由于本发明中的糊状代木材料可用于3D打印，可以直接打印成产品需要的形状和结构，不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，从而减少原料的浪费，降低成本，减少了废料的排放，绿色环保。
本发明的目的二在于提供一种如目的一中所述的糊状代木材料的3D打印方法，通过控制3D打印工艺的步骤和参数，采用3D打印的方式解决上述技术问题，其具有减少原料浪费、绿色环保、快速固化成型的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了以下技术方案：
一种如目的一中所述的糊状代木材料的3D打印方法，包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，将A组分的原料制备成灰色膏状体；
步骤二，制备B组分，将B组分的原料制备成白色膏状体；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，直至产品打印完成。
通过上述技术方案，可以直接将糊状代木打印成产品需要的形状和结构，同时加热使其固化，3D打印机的打印精度高，不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，从而减少原料的浪费，降低成本；减少加工工时，提高效率；不需要搭建模型的骨架，减少了废料的排放，绿色环保；模型设计更加自由，不受模型骨架的限制。
进一步优选为，所述步骤一具体包括，制备A组分，先将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、1,4丁二醇缩水甘油醚加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体。
通过上述技术方案，将气相二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，可以全面改善代木材料性能，大大提高强度和延伸率、提高耐磨性和改善材料表面的光洁度以及抗老化性能。塑料微球的密度小，作为轻质填料，能够减轻材料的重量。消泡剂能够消除搅拌过程中产生的有害泡沫，流平剂能促使代木材料在固化成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的表面。
进一步优选为，所述步骤二具体包括，制备B组分，先将端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体。
通过上述技术方案，使B组分的各成分混合均匀，同时除去搅拌过程中产生的气泡和大颗粒，有利于提高3D打印精度。
进一步优选为，所述灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800-1000Pa.s，密度为0.6g/cm3；
所述白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为600-800Pa.s，密度为0.62g/cm3。
通过上述技术方案，灰色膏状体和白色膏状体的粘度太低，难以在3D打印成型，灰色膏状体和白色膏状体的粘度太高，难以从3D打印机的喷头中挤出；通过控制灰色膏状体和白色膏状体的粘度，保证其具有合适的流动性，而且从3D打印机的喷头挤出后在垂直支撑上可达30-50mm的厚度，不易塌落。
进一步优选为，所述步骤五中的加热温度为60-200℃，加热时间为60-300s。
通过上述技术方案，由于糊状代木从3D打印机的喷头挤出后需要快速固化成型，一般的环氧树脂代木材料固化成型需要十几甚至几十小时，而本发明中的代木材料在60-200℃的温度下固化时间缩短为60-300s，能够满足3D打印的需求。
进一步优选为，所述步骤五中产品打印完成后在130-140℃的条件下连续升温固化5-10min，升温速率为1-2℃/min，再在140-160℃的条件下连续升温固化5-10min，升温速率为2-4℃/min，再在160-180℃的条件下连续升温固化4-5min，升温速率为4-5℃/min。
通过上述技术方案，由于环氧树脂初步固化后，其内部的分子未完全反应，其机械性能有待提升，通过上述阶梯式升温固化后，能够显著提升产品的机械性能。
本发明的目的三在于提供一种用于3D打印的糊状代木材料，通过合理选用原料成分并严格控制原料的配比，从而调配出适用于3D打印的糊状代木材料，采用3D打印的方式解决上述技术问题，其具有适用于3D打印、快速固化成型、减少原料浪费的优点。
为实现上述目的三，本发明提供了以下技术方案：
一种用于3D打印的糊状代木材料，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分的重量配比为1:1；
其中，A组分按重量份数计含有以下物质：
聚醚多元醇61-100份；
流平剂0.1-1份；
消泡剂0.1-1份；
钛白粉5-10份；
重质碳酸钙25-40份；
碳黑0.5-1份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
其中，B组分按重量份数计含有以下物质：
异氰酸酯63-110份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
重质碳酸钙20-30份。
通过上述技术方案，以聚醚多元醇和异氰酸酯为主要反应原料制备成聚氨酯代木材料，由于聚醚多元醇和异氰酸酯的固化速度比环氧树脂更快，应用于3D打印时，可以进一步避免产品塌落。
本发明的目的四在于提供一种如目的三中所述的糊状代木材料的3D打印方法，通过控制3D打印工艺的步骤和参数，采用3D打印的方式解决上述技术问题，其具有减少原料浪费、绿色环保、快速固化成型的优点。
为实现上述目的四，本发明提供了以下技术方案：
一种如目的三中所述的糊状代木材料的3D打印方法，包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将聚醚多元醇加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体；
步骤二，制备B组分，先将异氰酸酯加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，直至产品打印完成。
通过上述技术方案，与环氧树脂相比，聚氨酯材料具有较好的粘结性、绝缘性、耐候性等特点。采用上述方法可以直接将糊状代木打印成产品需要的形状和结构，同时加热使其固化，3D打印机的打印精度高，不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，从而减少原料的浪费，降低成本；减少加工工时，提高效率；不需要搭建模型的骨架，减少了废料的排放，绿色环保；模型设计更加自由，不受模型骨架的限制。
进一步优选为，所述步骤五中的加热温度为60-100℃，加热时间为5-60s。
通过上述技术方案，与环氧树脂代木材料相比，聚氨酯代木材料需要的加热温度更低，而且固化时间更短，加工方便，避免产品塌落。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)由于本发明中的糊状代木材料可用于3D打印，可以直接将糊状代木打印成产品需要的形状和结构，同时加热使其固化，3D打印机的打印精度高，不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，经计算，可以减少40-60％原料的浪费，降低成本；
(2)由于不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，减少50％的加工工时，提高效率；
(3)不需要搭建模型的骨架，减少了40-60％废料的排放，绿色环保；
(4)由于3D打印一般不需要骨架，产品模型设计更加自由，不受模型骨架的限制。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：如图1所示，一种用于3D打印的糊状代木材料，各组分及其相应的质量份数如表1所示，糊状代木材料的3D打印方法包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、1,4丁二醇缩水甘油醚加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体，灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800Pa.s，密度为0.6g/cm3；
步骤二，制备B组分，先将端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体，白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为600-800Pa.s，密度为0.62g/cm3；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为300s，直至产品打印完成。
其中，流平剂是购自德国比克的BYK-555，消泡剂是购自德国比克的BYK-085，塑料微球是购自阿克苏诺贝尔的920DET40D30，气相二氧化硅购自卡博特。
本发明中使用的3D打印机除了喷头外，其他结构与授权公告号为CN103231514B的中国发明专利中公开的3D打印机的结构相同。本发明的喷头可以采用现有技术中的AB胶管的结构。
实施例2-5：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的质量份数如表1所示。
表1实施例1-5中各组分及其质量份数
实施例6：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，糊状代木材料的3D打印方法包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、1,4丁二醇缩水甘油醚加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在2000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在600r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体，灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800Pa.s，密度为0.6g/cm3；
步骤二，制备B组分，先将端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在2000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在600r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体，白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为600-800Pa.s，密度为0.62g/cm3；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为300s，直至产品打印完成。
实施例7：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，糊状代木材料的3D打印方法包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、1,4丁二醇缩水甘油醚加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在3000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体，灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800Pa.s，密度为0.6g/cm3；
步骤二，制备B组分，先将端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在3000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体，白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为600-800Pa.s，密度为0.62g/cm3；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为300s，直至产品打印完成。
实施例8：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为900Pa.s，密度为0.6g/cm3；白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为700Pa.s，密度为0.62g/cm3。
实施例9：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为1000Pa.s，密度为0.6g/cm3；白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800Pa.s，密度为0.62g/cm3。
实施例10：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，步骤五中的加热温度为100℃，加热时间为220s。
实施例11：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，步骤五中的加热温度为200℃，加热时间为60s。
实施例12：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，糊状代木材料的3D打印方法包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、1,4丁二醇缩水甘油醚加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体，灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800Pa.s，密度为0.6g/cm3；
步骤二，制备B组分，先将端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体，白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为600-800Pa.s，密度为0.62g/cm3；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为300s，直至产品打印完成，产品打印完成后在130℃的条件下连续升温固化10min，升温速率为1℃/min，再在140℃的条件下连续升温固化10min，升温速率为2℃/min，再在160℃的条件下连续升温固化5min，升温速率为4℃/min。
实施例13：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例12的不同之处在于，步骤五具体包括，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为300s，直至产品打印完成，产品打印完成后在130℃的条件下连续升温固化5min，升温速率为2℃/min，再在140℃的条件下连续升温固化5min，升温速率为4℃/min，再在160℃的条件下连续升温固化4min，升温速率为5℃/min。
实施例14：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例12的不同之处在于，步骤五具体包括，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为300s，直至产品打印完成，产品打印完成后在133℃的条件下连续升温固化8min，升温速率为1.5℃/min，再在145℃的条件下连续升温固化8min，升温速率为2.5℃/min，再在165℃的条件下连续升温固化4.5min，升温速率为4.5℃/min。
实施例15：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的质量份数如表2所示，糊状代木材料的3D打印方法包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将聚醚多元醇加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体；
步骤二，制备B组分，先将异氰酸酯加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，加热温度为60℃，加热时间为60s，直至产品打印完成。
实施例16-19：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例15的不同之处在于，各组分及其相应的质量份数如表2所示。
表2实施例15-19中各组分及其质量份数
实施例20：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例15的不同之处在于，糊状代木材料的3D打印方法中的步骤一具体包括，制备A组分，先将聚醚多元醇加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在2000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在700r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体；
步骤二具体包括，制备B组分，先将异氰酸酯加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在2000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在700r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体。
实施例21：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例15的不同之处在于，糊状代木材料的3D打印方法中的步骤一具体包括，制备A组分，先将聚醚多元醇加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在3000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体；
步骤二具体包括，制备B组分，先将异氰酸酯加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在3000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体。
实施例22：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例15的不同之处在于，步骤五中的加热温度为80℃，加热时间为30s。
实施例23：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例15的不同之处在于，步骤五中的加热温度为100℃，加热时间为5s。
对照例1：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，B组分按重量份数计含有以下物质：端氨基聚醚30份；N-氨乙基哌嗪15份；异佛尔酮二胺20份；气相二氧化硅2份；塑料微球8份；重质碳酸钙20份。
对照例2：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，B组分按重量份数计含有以下物质：端氨基聚醚30份；N-氨乙基哌嗪15份；气相二氧化硅2份；塑料微球8份；重质碳酸钙20份。
对照例3：一种用于3D打印的糊状代木材料，与实施例1的不同之处在于，B组分按重量份数计含有以下物质：端氨基聚醚30份；气相二氧化硅2份；塑料微球8份；重质碳酸钙20份。
试验一
试验方法：采用实施例1-23中的配方和方法分别加工相同的模型，采用背景技术中的B方法加工与实施例1相同的模型，记录使用的原料重量以及加工工时，计算实施例1-23相比于B方法减少的原料重量以及减少的加工工时，减少的废料排放量和减少的原料重量基本相同。
试验结果：实施例1-23相比于B方法的统计数据如表3所示。由表3可知，说明本发明可以直接将糊状代木打印成产品需要的形状和结构，同时加热使其固化，3D打印机的打印精度高，不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，与背景技术中的B方法相比，可以减少40-60％原料的浪费，降低成本；由于不需要铣、刨、削、钻、打磨等工艺处理，减少70h的加工工时，提高效率。
表3实施例1-23相比于B方法的统计数据
试验二
试验方法：从实施例1-5、15-19、对照例1-3中的配方和方法制得的糊状代木材料中取等量的样品，在100℃加热条件下，测试其固化时间；取市售糊状代木材料，在100℃加热条件下，测试其固化时间。
试验结果：实施例1-5、15-19、对照例1-3和市售糊状代木材料的固化时间如表4所示。由表4可知，说明本发明选择双酚A环氧树脂和双酚F环氧树脂复配，并且采用端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺四种固化剂复配，能够使打印后的产品加热后在极短的时间内迅速固化；而市售糊状代木材料固化时间超过20h，难以用于3D打印。以聚醚多元醇和异氰酸酯为主要反应原料制备的代木材料的固化速度比环氧树脂更快，应用于3D打印时，可以进一步避免产品塌落。
表4实施例1-5、15-19、对照例1-3和市售糊状代木材料的固化时间
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于3D打印的糊状代木材料，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分的重量配比为1:1；
其中，A组分按重量份数计含有以下物质：
双酚A环氧树脂36-55份；
双酚F环氧树脂20-30份；
1,4丁二醇缩水甘油醚5-15份；
流平剂0.1-1份；
消泡剂0.1-1份；
钛白粉5-10份；
重质碳酸钙25-40份；
碳黑0.5-1份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
其中，B组分按重量份数计含有以下物质：
端氨基聚醚30-50份；
N-氨乙基哌嗪5-15份；
异佛尔酮二胺20-30份；
三乙烯四胺8-15份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
重质碳酸钙20-30份。
2.一种如权利要求1所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，将A组分的原料制备成灰色膏状体；
步骤二，制备B组分，将B组分的原料制备成白色膏状体；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，直至产品打印完成。
3.根据权利要求2所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，所述步骤一具体包括，制备A组分，先将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、1,4丁二醇缩水甘油醚加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体。
4.根据权利要求2所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，所述步骤二具体包括，制备B组分，先将端氨基聚醚、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、三乙烯四胺加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体。
5.根据权利要求2所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，所述灰色膏状体在25℃条件下测得的粘度为800-1000Pa.s，密度为0.6g/cm3；
所述白色膏状体在25℃条件下测得的粘度为600-800Pa.s，密度为0.62g/cm3。
6.根据权利要求2所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，所述步骤五中的加热温度为60-200℃，加热时间为60-300s。
7.根据权利要求6所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，所述步骤五中产品打印完成后在130-140℃的条件下连续升温固化5-10min，升温速率为1-2℃/min，再在140-160℃的条件下连续升温固化5-10min，升温速率为2-4℃/min，再在160-180℃的条件下连续升温固化4-5min，升温速率为4-5℃/min。
8.一种用于3D打印的糊状代木材料，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分的重量配比为1:1；
其中，A组分按重量份数计含有以下物质：
聚醚多元醇61-100份；
流平剂0.1-1份；
消泡剂0.1-1份；
钛白粉5-10份；
重质碳酸钙25-40份；
碳黑0.5-1份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
其中，B组分按重量份数计含有以下物质：
异氰酸酯63-110份；
气相二氧化硅2-8份；
塑料微球2-8份；
重质碳酸钙20-30份。
9.一种如权利要求8所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制备A组分，先将聚醚多元醇加入搅拌锅内，再加入碳黑、钛白粉和重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，再加入流平剂和消泡剂，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到灰色膏状体；
步骤二，制备B组分，先将异氰酸酯加入搅拌锅内，再加入重质碳酸钙，在1500-3000r/min的转速下分散均匀，搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后加入气相二氧化硅和塑料微球，在500-800r/min的转速下搅拌半小时，搅拌的同时抽真空，真空压力维持在-0.1Pa，卸压后出料，物料通过100目过滤网除去大颗粒，得到白色膏状体；
步骤三，将灰色膏状体注入3D打印机的第一树脂筒内，将白色膏状体注入3D打印机的第二树脂筒内；
步骤四，将灰色膏状体从第一树脂筒通过第一挤出管挤出至3D打印机的喷头内，将白色膏状体从第二树脂筒通过第二挤出管挤出至3D打印机的喷头内，灰色膏状体和白色膏状体在喷头内混合均匀后形成糊状代木；
步骤五，计算机控制3D打印机的喷头将糊状代木挤出并进行打印，同时对刚挤出的糊状代木进行加热使其固化，直至产品打印完成。
10.根据权利要求9所述的糊状代木材料的3D打印方法，其特征在于，所述步骤五中的加热温度为60-100℃，加热时间为5-60s。
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