CN111848092A - 一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠5‑8%、脲醛树脂0.5‑1.2%、抗粘剂0.5‑1.2%、减水剂0.2‑0.5%、增稠剂2‑5%和脱硫石膏粉余量。该三维打印材料采用价格低廉的脱硫石膏粉（工业副产石膏）而并非价格较高的α‑半水硫酸钙作为主要原料，通过添加海藻酸钠和脲醛树脂作为粘结剂，并添加抗粘剂、减水剂和增稠剂，从而达到非常好的早期强度高、硬化时间的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及石膏材料技术领域，尤其涉及一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料。
背景技术
现代科技迅速发展，社会对生产效率日益重视，生产制造企业必须在尽可能短的研发周期内设计出满足更多要求且性价比更高的产品，以期在激烈市场竞争中抢得先机。采用传统制造工艺开发试制新产品，需要多名高水平的技术工人配合使用多种机械加工设备和工具，不但成本高而且周期长，难以适应迅速发展的市场要求。
三维打印快速成型（Three Dimension Printing，3DP）工艺基于液滴喷射技术实现粘结剂的选择性喷射，将粉末成型材料凝结成二维截面，重复此过程，将各个截面堆积并重叠粘结在一起，能够迅速将设计的产品从三维CAD数据转化为具有一定结构和功能的全彩实体原型或模具，从而可以对产品进行快速准确的修改、分析和评价，大大缩短产品的制造周期，降低了企业的研发成本。
3DP技术已经广泛应用于医学模型制造、个性化产品定制、高级工艺品制造、建筑设计等领域。3DP技术目前能够支持多种材料类型，如陶瓷、塑料、石膏、金属或复合材料等。其中，石膏粉末具有成型速度快、成型精度高、成本低廉、无毒环保、适合模型验证等优点，是3DP技术最具市场前景的成型材料。
但是目前市场上的石膏基三维打印材料不但制备过程繁琐，而且还具有早期强度不高，硬化时间较长的缺点，故必要研究一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料。
本发明的技术方案如下：
一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 5-8%、脲醛树脂 0.5-1.2%、抗粘剂 0.5-1.2%、减水剂 0.2-0.5%、增稠剂 2-5%和脱硫石膏粉 余量。
优选的，抗粘剂为棕榈酸乙基已酯和碳酸二辛酯中的一种或两种的组合。
优选的，所述的减水剂为萘系减水剂。
优选的，所述的增稠剂为椰油酸甲基单乙醇酰胺。
优选的，所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中在200-250rpm条件下研磨30-40min；加入适量丙酮溶液，继续研磨120-150min，65-75℃干燥1h，即可得到打印制品。
优选的，所述的丙酮溶液中，丙酮的体积分数为30-40%。
本发明的有益之处在于：本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 5-8%、脲醛树脂 0.5-1.2%、抗粘剂 0.5-1.2%、减水剂0.2-0.5%、增稠剂 2-5%和脱硫石膏粉 余量。该三维打印材料采用价格低廉的脱硫石膏粉（工业副产石膏）而并非价格较高的α-半水硫酸钙作为主要原料，通过添加海藻酸钠和脲醛树脂作为粘结剂，并添加抗粘剂、减水剂和增稠剂，从而达到非常好的早期强度高、硬化时间的技术效果。
具体实施方式
实施例1
一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 6.5%、脲醛树脂 0.8%、碳酸二辛酯 1.0%、萘系减水剂 0.3%、椰油酸甲基单乙醇酰胺3.5%和脱硫石膏粉 余量。
所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中在225rpm条件下研磨35min，得到1000g三维打印材料；加入100g体积分数为35%的丙酮溶液，继续研磨125min，70℃干燥1h，即可得到打印制品。
三维打印材料的硬化速度为62s；打印制品的抗压强度11.2MPa，吸水率3.7%，尺寸偏差＜0.3%。
实施例2
一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 8%、脲醛树脂 0.5%、抗粘剂 1.2%、萘系减水剂 0.2%、椰油酸甲基单乙醇酰胺 5%和脱硫石膏粉 余量。
抗粘剂为棕榈酸乙基已酯和碳酸二辛酯中质量比为2:1的混合物。
所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中在250rpm条件下研磨30min，得到1000g三维打印材料；加入100g体积分数为40%的丙酮溶液，继续研磨120min，75℃干燥1h，即可得到打印制品。
三维打印材料的硬化速度为65s；打印制品的抗压强度10.8MPa，吸水率3.5%，尺寸偏差＜0.3%。
实施例3
一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 5%、脲醛树脂 1.2%、棕榈酸乙基已酯 0.5%、萘系减水剂 0.5%、椰油酸甲基单乙醇酰胺2%和脱硫石膏粉 余量。
所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中在200rpm条件下研磨40min，得到1000g三维打印材料；加入100g体积分数为30%的丙酮溶液，继续研磨150min，65℃干燥1h，即可得到打印制品。
三维打印材料的硬化速度为62s；打印制品的抗压强度10.8MPa，吸水率3.7%，尺寸偏差＜0.3%。
实施例4
一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 6.8%、脲醛树脂 0.5%、抗粘剂 1.1%、萘系减水剂 0.5%、椰油酸甲基单乙醇酰胺 2.8%和脱硫石膏粉 余量。
抗粘剂为棕榈酸乙基已酯和碳酸二辛酯中质量比为3:1的混合物。
所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中在250rpm条件下研磨30min，得到1000g三维打印材料；加入120g体积分数为40%的丙酮溶液，继续研磨120min，70℃干燥1h，即可得到打印制品。
三维打印材料的硬化速度为59s；打印制品的抗压强度10.7MPa，吸水率3.9%，尺寸偏差＜0.3%。
实施例5
一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 6.2%、脲醛树脂 0.8%、碳酸二辛酯 0.8%、萘系减水剂 0.4%、椰油酸甲基单乙醇酰胺3.5%和脱硫石膏粉 余量。
所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
本发明的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料的制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中250rpm条件下研磨40min，得到1000g三维打印材料；加入90g体积分数为30%的丙酮溶液，继续研磨150min，72℃干燥1h，即可得到打印制品。
三维打印材料的硬化速度为67s；打印制品的抗压强度10.4MPa，吸水率3.8%，尺寸偏差＜0.3%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1. 一种以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：海藻酸钠 5-8%、脲醛树脂 0.5-1.2%、抗粘剂 0.5-1.2%、减水剂 0.2-0.5%、增稠剂2-5%和脱硫石膏粉 余量。
2.如权利要求1所述的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，抗粘剂为棕榈酸乙基已酯和碳酸二辛酯中的一种或两种的组合。
3.如权利要求1所述的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，所述的减水剂为萘系减水剂。
4.如权利要求1所述的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，所述的增稠剂为椰油酸甲基单乙醇酰胺。
5.如权利要求1所述的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，所述的脱硫石膏粉中二水硫酸钙含量≥95%，粒径为325目。
6.如权利要求1-5任一所述的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，其制备方法，包括以下步骤：将脱硫石膏粉与抗粘剂、减水剂和增稠剂混合后，搅拌均匀；然后加入海藻酸钠和脲醛树脂，混合均匀后加入研磨机中在200-250rpm条件下研磨30-40min；加入适量丙酮溶液，继续研磨120-150min，65-75℃干燥1h，即可得到打印制品。
7.如权利要求6所述的以脱硫石膏为主要原料的三维打印材料，其特征在于，所述的丙酮溶液中，丙酮的体积分数为30-40%。
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