CN109180127B - 一种高渗透性石膏基粉体3d打印材料及其制备方法 - Google Patents

一种高渗透性石膏基粉体3d打印材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料及其制备方法，该高渗透性石膏基粉体3D打印材料包括石膏基粉体材料与粘结溶液，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，成型得到3D打印产品。本发明提供的高渗透性石膏基粉体3D打印材料中石膏基粉体材料易于平铺，使得成型层密度均匀，增加制品的强度，并且在粘结溶液的作用下，使得成型层层间具有很强的粘性，提高制品的拉拔性能，水溶性光固化树脂的加入避免因铺粉扰动破坏成型层使得制品便面粗糙的问题，提高打印精度和打印效率。

Description

一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，涉及一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料及其制备方法。
背景技术
石膏基粉体3D打印技术是3D打印技术的一个新的分支技术，相较于传统的打印技术，在打印材料上进行技术革新，使用无机胶凝材料石膏，利用石膏胶凝材料固化迅速、固化后强度高的特点，在3D打印技术下，使得石膏快速成型，大大节省时间，降低了成本。
现有的石膏基粉体3D打印技术，在打印过程中由于粉体与固化剂材料处理问题或者布料方式等，导致打印层密实，固化剂很难渗透至深层，采用自固化方式所需固化时间长，并且固化不彻底，大大影响了打印产品的强度。
本发明的目的就是针对不足之处提供一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料及其制备方法，解决了现有石膏基粉体3D打印材料低渗透性、低强度、打印速度慢等缺点。对石膏粉体进行改性提高其渗透性，粘结溶液加入水溶性光固化树脂、促凝材料提高了制品强度，减少了打印时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料及其制备方法，该方法工艺简单，反应条件易控制。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料，所述高渗透性石膏基粉体3D打印材料包括石膏基粉体材料与粘结溶液，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，成型得到3D打印产品。
按上述方案，所述石膏基粉体材料由以下质量份的原料组成：70-90份半水石膏，10-20份助流粉体，0-10份超亲水成分。
按上述方案，所述半水石膏为磷石膏、脱硫石膏、建筑石膏、高强石膏中的一种或几种。
按上述方案，所述助流粉体为纳米二氧化硅、超疏水纳米二氧化硅、滑石粉中的一种或几种。
按上述方案，所述超亲水成分为超亲水纳米二氧化硅、超亲水纳米石墨烯中的一种或几种。
按上述方案，所述粘结溶液由以下质量份的原料组成：80-90份水，1-20水溶性光固化树脂，1-3份表面活性剂，1-5份促凝材料。
按上述方案，所述水溶性光固化树脂为聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的一种或几种。
按上述方案，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂酰基谷氨酸钠、硬脂酸钠中的一种或几种。
按上述方案，所述促凝材料为硫酸钠、硫酸钾的一种或两种。
本发明还包括利用上述高渗透性石膏基粉体3D打印材料打印3D产品的方法，具体为：
1)配制石膏基粉体材料：按照配比，称取半水石膏、助流粉体，根据需要加入超亲水成分，充分混合均匀得到石膏基粉体材料；
2)配制粘结溶液：按照配比，称取水，加入水溶性光固化树脂、表面活性剂、促凝材料，于黑暗环境中混合得到粘结溶液；
3)打印3D产品：将步骤1)所得石膏基粉体材料与步骤2)所得粘结溶液置于3D打印机料液仓中，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，在紫外光照射下成型得到3D打印产品。
本发明提供的高渗透性石膏基粉体3D打印材料其粉体采用助流粉体，使得在铺粉过程中粉体能均匀密实铺粉，同时固化剂中加入了表面活性剂和水溶性光固化树脂，在进一步增加渗透性的同时，也可以利用紫外光进行预固化，增加打印层强度，提高打印精度，进一步增加整体强度。
本发明的有益效果在于：本发明提供的高渗透性石膏基粉体3D打印材料中石膏基粉体材料易于平铺，使得成型层密度均匀，增加制品的强度，并且在粘结溶液的作用下，使得成型层层间具有很强的粘性，提高制品的拉拔性能，水溶性光固化树脂的加入避免因铺粉扰动破坏成型层使得制品便面粗糙的问题，提高打印精度和打印效率。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用超亲水纳米二氧化硅购自阿拉丁试剂有限公司。
实施例1
提供一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料，该高渗透性石膏基粉体3D打印材料包括石膏基粉体材料与粘结溶液，石膏基粉体材料的原料及质量份为：85份半水石膏(高强石膏)、10份助流粉体(纳米二氧化硅，平均粒径20nm)、5份超亲水成分(超亲水纳米二氧化硅)；
粘结溶液原料及质量份为：88份水、10份水溶性光固化树脂(聚氨酯丙烯酸酯)、1份表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)、1份促凝材料(硫酸钾)；
将上述石膏基粉体材料与粘结溶液置于3D打印机料液仓中，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，在紫外光照射下成型得到3D打印产品(记为B)，并与普通石膏粉和水以相同方法打印的产品进行性能比较(记为A)，测试结果记为表1。
表1
Figure BDA0001860687110000031
实施例2
提供一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料，该高渗透性石膏基粉体3D打印材料包括石膏基粉体材料与粘结溶液，石膏基粉体材料的原料及质量份为：80份半水石膏(高强石膏)、15份助流粉体(纳米二氧化硅，平均粒径20nm)、5份超亲水成分(超亲水纳米二氧化硅)；
粘结溶液原料及质量份为：85份水、10份水溶性光固化树脂(聚丙烯酸酯)、2份表面活性剂(月桂酰基谷氨酸钠)、3份促凝材料(硫酸钾)；
将上述石膏基粉体材料与粘结溶液置于3D打印机料液仓中，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，在紫外光照射下成型得到3D打印产品(记为C)，并与普通石膏粉和水以相同方法打印的产品进行性能比较(记为A)，测试结果记为表2。
表2
Figure BDA0001860687110000041

Claims (2)

1.一种高渗透性石膏基粉体3D打印材料，其特征在于，所述高渗透性石膏基粉体3D打印材料包括石膏基粉体材料与粘结溶液，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，成型得到3D打印产品；
所述石膏基粉体材料由以下质量份的原料组成：70-90份半水石膏，10-20份助流粉体，5-10份超亲水成分，所述半水石膏为高强石膏，所述助流粉体为超疏水纳米二氧化硅、滑石粉中的一种或几种，所述超亲水成分为超亲水纳米二氧化硅、超亲水纳米石墨烯中的一种或几种；
所述粘结溶液由以下质量份的原料组成：80-90份水，1-20份水溶性光固化树脂，1-3份表面活性剂，1-5份促凝材料，所述水溶性光固化树脂为聚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的一种或几种，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂酰基谷氨酸钠、硬脂酸钠中的一种或几种，所述促凝材料为硫酸钠、硫酸钾的一种或两种。
2.一种利用权利要求1所述高渗透性石膏基粉体3D打印材料打印3D产品的方法，其特征在于，具体步骤为：
1）配制石膏基粉体材料：按照配比，称取半水石膏、助流粉体，加入超亲水成分，充分混合均匀得到石膏基粉体材料；
2）配制粘结溶液：按照配比，称取水，加入水溶性光固化树脂、表面活性剂、促凝材料，于黑暗环境中混合得到粘结溶液；
3）打印3D产品：将步骤1）所得石膏基粉体材料与步骤2）所得粘结溶液置于3D打印机料液仓中，在3D打印过程中每铺设一层石膏基粉体材料就喷射一层粘结溶液，石膏基粉体材料与粘结溶液交替逐层打印堆叠，在紫外光照射下成型得到3D打印产品。
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