CN110157167A - 一种低温3d打印材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低温3d打印材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温3D打印材料及其制备方法和应用。所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸30‑50份、聚乙烯醇5‑30份、改性火山灰3‑10份、2‑萘磺酸钠5‑11份、甲基异丁基酮10‑15份、对羟基苯乙酮6‑10份、磺基琥珀酸钠二辛酯8‑15份、四水八硼酸钠11‑18份。本发明的低温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抗冲击性能、拉伸强度，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

一种低温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，具体是一种低温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打印材料只具备一般塑料的力学性能和热性能，不具备耐低温的性能，不能满足特殊工件的耐低温性能要求，无法满足电子、汽车以及航空航天等特殊工件耐低温的要求。因此，本发明提供一种低温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低温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：
一种低温3D打印材料，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸30-50份、聚乙烯醇5-30份、改性火山灰3-10份、2-萘磺酸钠5-11份、甲基异丁基酮10-15份、对羟基苯乙酮6-10份、磺基琥珀酸钠二辛酯8-15份、四水八硼酸钠11-18份。
作为本发明进一步的方案：所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35-47份、聚乙烯醇8-24份、改性火山灰5-8份、2-萘磺酸钠7-10份、甲基异丁基酮11-14份、对羟基苯乙酮7-9份、磺基琥珀酸钠二辛酯9-13份、四水八硼酸钠12-16份。
作为本发明进一步的方案：所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸42份、聚乙烯醇15份、改性火山灰7份、2-萘磺酸钠8份、甲基异丁基酮2份、对羟基苯乙酮8份、磺基琥珀酸钠二辛酯11份、四水八硼酸钠14份。
作为本发明进一步的方案：所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.4的重量比混合均匀，置于150-200℃下煅烧2-5h，即得。
一种低温3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入25-45份的水，在85-98℃下搅拌反应1-2h，搅拌速度为200-500r/min；
(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入5-15份的75％的乙醇溶液，在65-80℃下搅拌反应30-50min，搅拌速度为100-300r/min；
(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在20-30℃下搅拌反应10-30min，搅拌速度为85-100r/min；
(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在70-90℃下搅拌反应15-25min，搅拌速度为200-300r/min；然后升温至115-168℃下搅拌反应20-40min，搅拌速度为300-400r/min；然后升温至185-195℃下搅拌反应1-3h，搅拌速度为500-800r/min；
(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
一种低温3D打印材料用于3D打印技术领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的低温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抗冲击性能、拉伸强度，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
一种低温3D打印材料，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸30份、聚乙烯醇5份、改性火山灰3份、2-萘磺酸钠5份、甲基异丁基酮10份、对羟基苯乙酮6份、磺基琥珀酸钠二辛酯8份、四水八硼酸钠11份。所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.4的重量比混合均匀，置于150℃下煅烧2h，即得。
一种低温3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入25份的水，在85℃下搅拌反应1h，搅拌速度为200r/min；(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入5份的75％的乙醇溶液，在65℃下搅拌反应30min，搅拌速度为100r/min；(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在20℃下搅拌反应10min，搅拌速度为85r/min；(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在70℃下搅拌反应15min，搅拌速度为200r/min；然后升温至115℃下搅拌反应20min，搅拌速度为300r/min；然后升温至185℃下搅拌反应1h，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2
一种低温3D打印材料，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸50份、聚乙烯醇30份、改性火山灰10份、2-萘磺酸钠11份、甲基异丁基酮15份、对羟基苯乙酮10份、磺基琥珀酸钠二辛酯15份、四水八硼酸钠18份。所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.4的重量比混合均匀，置于200℃下煅烧5h，即得。
一种低温3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入45份的水，在98℃下搅拌反应2h，搅拌速度为500r/min；(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入15份的75％的乙醇溶液，在80℃下搅拌反应50min，搅拌速度为300r/min；(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在30℃下搅拌反应30min，搅拌速度为100r/min；(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在90℃下搅拌反应25min，搅拌速度为300r/min；然后升温至168℃下搅拌反应40min，搅拌速度为400r/min；然后升温至195℃下搅拌反应3h，搅拌速度为800r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例3
一种低温3D打印材料，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸42份、聚乙烯醇15份、改性火山灰7份、2-萘磺酸钠8份、甲基异丁基酮2份、对羟基苯乙酮8份、磺基琥珀酸钠二辛酯11份、四水八硼酸钠14份。所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.4的重量比混合均匀，置于180℃下煅烧3h，即得。
一种低温3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入30份的水，在90℃下搅拌反应1.5h，搅拌速度为300r/min；(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入10份的75％的乙醇溶液，在70℃下搅拌反应40min，搅拌速度为200r/min；(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在25℃下搅拌反应20min，搅拌速度为90r/min；(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在80℃下搅拌反应20min，搅拌速度为250r/min；然后升温至140℃下搅拌反应30min，搅拌速度为350r/min；然后升温至190℃下搅拌反应2h，搅拌速度为600r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例4
一种低温3D打印材料，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35份、聚乙烯醇8份、改性火山灰5份、2-萘磺酸钠7份、甲基异丁基酮11份、对羟基苯乙酮7份、磺基琥珀酸钠二辛酯9份、四水八硼酸钠12份。所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.5的重量比混合均匀，置于160℃下煅烧4h，即得。
一种低温3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入32份的水，在88℃下搅拌反应1.2h，搅拌速度为260r/min；(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入8份的75％的乙醇溶液，在72℃下搅拌反应35min，搅拌速度为150r/min；(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在22℃下搅拌反应13min，搅拌速度为88r/min；(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在76℃下搅拌反应17min，搅拌速度为230r/min；然后升温至125℃下搅拌反应23min，搅拌速度为325r/min；然后升温至188℃下搅拌反应1.3h，搅拌速度为700r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
实施例5
一种低温3D打印材料，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸47份、聚乙烯醇24份、改性火山灰8份、2-萘磺酸钠10份、甲基异丁基酮14份、对羟基苯乙酮9份、磺基琥珀酸钠二辛酯13份、四水八硼酸钠16份。所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.8的重量比混合均匀，置于190℃下煅烧4.2h，即得。
一种低温3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入40份的水，在92℃下搅拌反应1.6h，搅拌速度为450r/min；(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入12份的75％的乙醇溶液，在74℃下搅拌反应45min，搅拌速度为260r/min；(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在27℃下搅拌反应27min，搅拌速度为92r/min；(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在85℃下搅拌反应23min，搅拌速度为274r/min；然后升温至155℃下搅拌反应34min，搅拌速度为368r/min；然后升温至192℃下搅拌反2.6h，搅拌速度为750r/min；(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
对比例1
与实施例5相比，除原料中不添加磺基琥珀酸钠二辛酯外，其他制备工艺与参数均与实施例5相同。
对比例2
与实施例5相比，除原料中不添加对羟基苯乙酮外，其制备工艺与参数均与实施例5相同。
对比例3
与实施例5相比，除原料中不添加磺基琥珀酸钠二辛酯和对羟基苯乙酮外，其制备工艺与参数均与实施例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)

1.一种低温3D打印材料，其特征在于，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸30-50份、聚乙烯醇5-30份、改性火山灰3-10份、2-萘磺酸钠5-11份、甲基异丁基酮10-15份、对羟基苯乙酮6-10份、磺基琥珀酸钠二辛酯8-15份、四水八硼酸钠11-18份。
2.根据权利要求1所述的低温3D打印材料，其特征在于，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸35-47份、聚乙烯醇8-24份、改性火山灰5-8份、2-萘磺酸钠7-10份、甲基异丁基酮11-14份、对羟基苯乙酮7-9份、磺基琥珀酸钠二辛酯9-13份、四水八硼酸钠12-16份。
3.根据权利要求1所述的低温3D打印材料，其特征在于，所述低温3D打印材料包括以下重量份数的组分：聚乳酸42份、聚乙烯醇15份、改性火山灰7份、2-萘磺酸钠8份、甲基异丁基酮2份、对羟基苯乙酮8份、磺基琥珀酸钠二辛酯11份、四水八硼酸钠14份。
4.根据权利要求1-3任一所述的低温3D打印材料，其特征在于，所述改性火山灰的制备方法为：将火山灰与冰片按照1：0.4的重量比混合均匀，置于150-200℃下煅烧2-5h，即得。
5.一种如权利要求1-3任一所述的低温3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇、2-萘磺酸钠和对羟基苯乙酮加入反应釜中，加入25-45份的水，在85-98℃下搅拌反应1-2h，搅拌速度为200-500r/min；
(2)将改性火山灰、甲基异丁基酮与磺基琥珀酸钠二辛酯加入上述反应釜中，加入5-15份的75％的乙醇溶液，在65-80℃下搅拌反应30-50min，搅拌速度为100-300r/min；
(3)将四水八硼酸钠加入上述反应釜中，在20-30℃下搅拌反应10-30min，搅拌速度为85-100r/min；
(4)将聚乳酸加入上述反应釜中，在70-90℃下搅拌反应15-25min，搅拌速度为200-300r/min；然后升温至115-168℃下搅拌反应20-40min，搅拌速度为300-400r/min；然后升温至185-195℃下搅拌反应1-3h，搅拌速度为500-800r/min；
(5)将上述所得物通过挤出机挤出，即得成品。
6.一种如权利要求1-3任一所述的低温3D打印材料用于3D打印技术领域。
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