CN108976364A - 一种成本低的3d打印材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成本低的3D打印材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：秸秆粉末42‑54份、矿渣微粉25‑33份、石墨烯8‑15份、废弃塑料36‑45份、环氧树脂10‑16份、丙烯酸辛酯6‑8份、稻壳16‑24份、偶联剂2‑4份、石蜡3‑5份、增韧剂6‑7份、过氧化苯甲酰4‑6份、纳米碳酸钙6‑10份、柠檬酸1.4‑2.6份、陶土20‑25份、木质素0.6‑1.4份、聚醚多元醇2‑3份和月季8‑12份。本发明中采用秸秆、废弃塑料等废弃资源代替现有的原料，变废为宝，降低了生产成本，制备工艺简单，制备的成品具有良好的机械性能和流动性。

Description

一种成本低的3D打印材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体是一种成本低的3D打印材料。
背景技术
随着3D打印商品的出现，3D打印技术也逐渐被人们所了解。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，运用粉末状金属或香蕉秆等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破，是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。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。
虽然3D打印技术有着上述的技术优势，但是从其它方面来说，又存在一定的劣势，重点体现在材料方面，可以说是一个非常大的短板，材料的价格昂贵，直接制约着整体发展，从技术角度而言，3D打印不是一项高深艰难的技术，它与普通打印的区别就在于打印材料。目前应用于3D打印(快速成型)领域的粉末原材料主要有金属粉末、陶瓷粉末、高分子材料粉末，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，昂贵的要四万元左右，极大的限制了3D打印技术的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低的3D打印材料，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：
一种成本低的3D打印材料，包括以下重量份的原料：秸秆粉末42-54份、矿渣微粉25-33份、石墨烯8-15份、废弃塑料36-45份、环氧树脂10-16份、丙烯酸辛酯6-8份、稻壳16-24份、偶联剂2-4份、石蜡3-5份、增韧剂6-7份、过氧化苯甲酰4-6份、纳米碳酸钙6-10份、柠檬酸1.4-2.6份、陶土20-25份、木质素0.6-1.4份、聚醚多元醇2-3份和月季8-12份。
作为本发明进一步的方案：秸秆粉末包括水稻秸秆粉末、甘蔗秸秆粉末、小麦秸秆粉末和玉米秸秆粉末中的至少一种，偶联剂采用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的任意一种。
作为本发明进一步的方案：矿渣微粉的粒径为15-65um，纳米碳酸钙的粒径为22-85nm。
所述成本低的3D打印材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料，再将精选塑料在低温粉碎机中粉碎至200-260目，得到塑料粉；
步骤二，将月季用水清洗后，进行脱水、压榨、打散、烘干，将烘干的物料粉碎后制粒，将颗粒用50-60摄氏度的溶剂浸提2.5-4小时，然后在超声条件下强化浸提后过滤，加热蒸馏回收溶剂，将浓缩物真空蒸发得到月季提取液；
步骤三，将石墨烯和陶土混合并且粉碎，然后放置在磁场强度为5000-6800GS，超声波功率为500-600W，温度为40-55摄氏度，转速为200-300rpm下，搅拌30-45分钟，得到第一混合物；
步骤四，将纳米碳酸钙和柠檬酸加入聚醚多元醇中并且超声分散，得到第二混合物；
步骤五，将秸秆粉末、矿渣微粉、塑料粉、环氧树脂、丙烯酸辛酯、稻壳、木质素和月季提取液加入高混机中混合8-12分钟，再向其中加入第一混合物、第二混合物、偶联剂、石蜡、增韧剂和过氧化苯甲酰并且在80-105摄氏度下继续混合10-15分钟，得到半成品；
步骤六，将半成品放入螺杆挤压成型机中，在温度为170-205摄氏度和转速为90-120rpm下，经挤压丝条，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤四中超声分散的功率为450-540W，超声分散的功率为40-60KHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中原料来源广泛，采用秸秆、废弃塑料等废弃资源代替现有的原料，变废为宝，降低了生产成本，制备工艺简单，制备的成品具有良好的机械性能和流动性，可以用于3D打印方面。
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
一种成本低的3D打印材料，包括以下重量份的原料：秸秆粉末42份、矿渣微粉25份、石墨烯8份、废弃塑料36份、环氧树脂10份、丙烯酸辛酯6份、稻壳16份、偶联剂2份、石蜡3份、增韧剂6份、过氧化苯甲酰4份、纳米碳酸钙6份、柠檬酸1.4份、陶土20份、木质素0.6份、聚醚多元醇2份和月季8份。秸秆粉末包括水稻秸秆粉末、甘蔗秸秆粉末和玉米秸秆粉末中的至少一种，偶联剂采用钛酸酯偶联剂。
所述成本低的3D打印材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料，再将精选塑料在低温粉碎机中粉碎至220目，得到塑料粉；
步骤二，将月季用水清洗后，进行脱水、压榨、打散、烘干，将烘干的物料粉碎后制粒，将颗粒用55摄氏度的溶剂浸提3小时，然后在超声条件下强化浸提后过滤，加热蒸馏回收溶剂，将浓缩物真空蒸发得到月季提取液；
步骤三，将石墨烯和陶土混合并且粉碎，然后放置在磁场强度为5600GS，超声波功率为540W，温度为48摄氏度，转速为240rpm下，搅拌35分钟，得到第一混合物；
步骤四，将纳米碳酸钙和柠檬酸加入聚醚多元醇中并且超声分散，得到第二混合物；
步骤五，将秸秆粉末、矿渣微粉、塑料粉、环氧树脂、丙烯酸辛酯、稻壳、木质素和月季提取液加入高混机中混合9分钟，再向其中加入第一混合物、第二混合物、偶联剂、石蜡、增韧剂和过氧化苯甲酰并且在88摄氏度下继续混合12分钟，得到半成品；
步骤六，将半成品放入螺杆挤压成型机中，在温度为175摄氏度和转速为120rpm下，经挤压丝条，即可得到成品。
实施例2
一种成本低的3D打印材料，包括以下重量份的原料：秸秆粉末48份、矿渣微粉27份、石墨烯11份、废弃塑料39份、环氧树脂12份、丙烯酸辛酯6.6份、稻壳20份、偶联剂2.5份、石蜡3.8份、增韧剂6.4份、过氧化苯甲酰4.8份、纳米碳酸钙7.5份、柠檬酸1.9份、陶土22份、木质素1份、聚醚多元醇2.5份和月季10份。矿渣微粉的粒径为36um，纳米碳酸钙的粒径为55nm。
所述成本低的3D打印材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料，再将精选塑料在低温粉碎机中粉碎至240目，得到塑料粉；
步骤二，将月季用水清洗后，进行脱水、压榨、打散、烘干，将烘干的物料粉碎后制粒，将颗粒用56摄氏度的溶剂浸提3小时，然后在超声条件下强化浸提后过滤，加热蒸馏回收溶剂，将浓缩物真空蒸发得到月季提取液；
步骤三，将石墨烯和陶土混合并且粉碎，然后放置在磁场强度为6400GS，超声波功率为560W，温度为46摄氏度，转速为270rpm下，搅拌40分钟，得到第一混合物；
步骤四，将纳米碳酸钙和柠檬酸加入聚醚多元醇中并且超声分散，得到第二混合物；
步骤五，将秸秆粉末、矿渣微粉、塑料粉、环氧树脂、丙烯酸辛酯、稻壳、木质素和月季提取液加入高混机中混合10分钟，再向其中加入第一混合物、第二混合物、偶联剂、石蜡、增韧剂和过氧化苯甲酰并且在96摄氏度下继续混合13分钟，得到半成品；
步骤六，将半成品放入螺杆挤压成型机中，在温度为190摄氏度和转速为90rpm下，经挤压丝条，即可得到成品。
实施例3
一种成本低的3D打印材料，包括以下重量份的原料：秸秆粉末52份、矿渣微粉31份、石墨烯13份、废弃塑料43份、环氧树脂15份、丙烯酸辛酯7.5份、稻壳22份、偶联剂3.6份、石蜡4.4份、增韧剂6.8份、过氧化苯甲酰5.5份、纳米碳酸钙9份、柠檬酸2.3份、陶土24份、木质素1.2份、聚醚多元醇2.7份和月季10.8份。秸秆粉末包括小麦秸秆粉末和玉米秸秆粉末的混合物，偶联剂采用硅烷偶联剂。
所述成本低的3D打印材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料，再将精选塑料在低温粉碎机中粉碎至240目，得到塑料粉；
步骤二，将月季用水清洗后，进行脱水、压榨、打散、烘干，将烘干的物料粉碎后制粒，将颗粒用58摄氏度的溶剂浸提4小时，然后在超声条件下强化浸提后过滤，加热蒸馏回收溶剂，将浓缩物真空蒸发得到月季提取液；
步骤三，将石墨烯和陶土混合并且粉碎，然后放置在磁场强度为5500GS，超声波功率为580W，温度为49摄氏度，转速为210rpm下，搅拌36分钟，得到第一混合物；
步骤四，将纳米碳酸钙和柠檬酸加入聚醚多元醇中并且超声分散，超声分散的功率为480W，超声分散的功率为50KHz，得到第二混合物；
步骤五，将秸秆粉末、矿渣微粉、塑料粉、环氧树脂、丙烯酸辛酯、稻壳、木质素和月季提取液加入高混机中混合11分钟，再向其中加入第一混合物、第二混合物、偶联剂、石蜡、增韧剂和过氧化苯甲酰并且在94摄氏度下继续混合12分钟，得到半成品；
步骤六，将半成品放入螺杆挤压成型机中，在温度为200摄氏度和转速为100rpm下，经挤压丝条，即可得到成品。
实施例4
一种成本低的3D打印材料，包括以下重量份的原料：秸秆粉末54份、矿渣微粉33份、石墨烯15份、废弃塑料45份、环氧树脂16份、丙烯酸辛酯8份、稻壳24份、偶联剂4份、石蜡5份、增韧剂7份、过氧化苯甲酰6份、纳米碳酸钙10份、柠檬酸2.6份、陶土25份、木质素1.4份、聚醚多元醇3份和月季12份。秸秆粉末包括水稻秸秆粉末、甘蔗秸秆粉末、小麦秸秆粉末和玉米秸秆粉末的混合物，偶联剂采用铝酸酯偶联剂。矿渣微粉的粒径为44um，纳米碳酸钙的粒径为60nm。
所述成本低的3D打印材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料，再将精选塑料在低温粉碎机中粉碎至240目，得到塑料粉；
步骤二，将月季用水清洗后，进行脱水、压榨、打散、烘干，将烘干的物料粉碎后制粒，将颗粒用56摄氏度的溶剂浸提3小时，然后在超声条件下强化浸提后过滤，加热蒸馏回收溶剂，将浓缩物真空蒸发得到月季提取液；
步骤三，将石墨烯和陶土混合并且粉碎，然后放置在磁场强度为5400GS，超声波功率为560W，温度为48摄氏度，转速为300rpm下，搅拌42分钟，得到第一混合物；
步骤四，将纳米碳酸钙和柠檬酸加入聚醚多元醇中并且超声分散，超声分散的功率为480W，超声分散的功率为50KHz，得到第二混合物；
步骤五，将秸秆粉末、矿渣微粉、塑料粉、环氧树脂、丙烯酸辛酯、稻壳、木质素和月季提取液加入高混机中混合12分钟，再向其中加入第一混合物、第二混合物、偶联剂、石蜡、增韧剂和过氧化苯甲酰并且在95摄氏度下继续混合15分钟，得到半成品；
步骤六，将半成品放入螺杆挤压成型机中，在温度为200摄氏度和转速为120rpm下，经挤压丝条，即可得到成品。
将实施例1-4的产品进行性能测试，结果见表1。
表1
从表1中可以看出实施例1-4的产品具有良好的机械性能和流动性，可以用于3D打印方面。
本发明中采用秸秆、矿渣、稻壳、废弃塑料等代替市场上的原料，变废为宝，配合其他原料制备的成品具有良好的机械性能，降低了生产成本，具有良好的经济效益和社会效益。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种成本低的3D打印材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：秸秆粉末42-54份、矿渣微粉25-33份、石墨烯8-15份、废弃塑料36-45份、环氧树脂10-16份、丙烯酸辛酯6-8份、稻壳16-24份、偶联剂2-4份、石蜡3-5份、增韧剂6-7份、过氧化苯甲酰4-6份、纳米碳酸钙6-10份、柠檬酸1.4-2.6份、陶土20-25份、木质素0.6-1.4份、聚醚多元醇2-3份和月季8-12份。
2.根据权利要求1所述的成本低的3D打印材料，其特征在于，所述秸秆粉末包括水稻秸秆粉末、甘蔗秸秆粉末、小麦秸秆粉末和玉米秸秆粉末中的至少一种，偶联剂采用钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的成本低的3D打印材料，其特征在于，所述矿渣微粉的粒径为15-65um，纳米碳酸钙的粒径为22-85nm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的成本低的3D打印材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，对废弃塑料进行初步粉碎，随后利用间歇式搅拌塑料清洗机将破碎过的废弃塑料进行彻底清洗，去除表面的污物，自然风干精选后，制得精选塑料，再将精选塑料在低温粉碎机中粉碎至200-260目，得到塑料粉；
步骤二，将月季用水清洗后，进行脱水、压榨、打散、烘干，将烘干的物料粉碎后制粒，将颗粒用50-60摄氏度的溶剂浸提2.5-4小时，然后在超声条件下强化浸提后过滤，加热蒸馏回收溶剂，将浓缩物真空蒸发得到月季提取液；
步骤三，将石墨烯和陶土混合并且粉碎，然后放置在磁场强度为5000-6800GS，超声波功率为500-600W，温度为40-55摄氏度，转速为200-300rpm下，搅拌30-45分钟，得到第一混合物；
步骤四，将纳米碳酸钙和柠檬酸加入聚醚多元醇中并且超声分散，得到第二混合物；
步骤五，将秸秆粉末、矿渣微粉、塑料粉、环氧树脂、丙烯酸辛酯、稻壳、木质素和月季提取液加入高混机中混合8-12分钟，再向其中加入第一混合物、第二混合物、偶联剂、石蜡、增韧剂和过氧化苯甲酰并且在80-105摄氏度下继续混合10-15分钟，得到半成品；
步骤六，将半成品放入螺杆挤压成型机中，在温度为170-205摄氏度和转速为90-120rpm下，经挤压丝条，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的成本低的3D打印材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中超声分散的功率为450-540W，超声分散的功率为40-60KHz。
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