CN115433470B - 一种环氧树脂核桃砂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧树脂核桃砂材料及其制备方法，该材料包括：核桃砂、固体改性环氧树脂、固化剂、固化促进剂；其制备方法是先将精选、烘干的核桃砂加热，再将固体改性环氧树脂加热软化，依次加入固化剂、固化促进剂到树脂中并使其在树脂中均匀分散，树脂冷却，将粉碎处理的树脂混合物投入到热的核桃砂中并搅拌一段时间，取出热的环氧树脂核桃砂，冷却后粉碎过筛得到环氧树脂核桃砂材料。本发明的材料经过加热具备可塑性和热固性，成型后具有密度低、硬度高、强度高、尺寸稳定性好以及可加工性能优异等特点，可以用于生产各种形状和结构的制件，成本低，易储存。
Description
技术领域
本发明属于新型3D打印材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂核桃砂材料及其制备方法。
背景技术
增材制造(AM)，也称为实体自由成形制造或3D打印，是指三维物体由原材料(通常为粉末、液体、悬浮液或熔化的固体)以一系列二维层或横截面构建的制造过程。
目前高分子烧结3D打印粉末材料普遍使用工业纯料以及改性原料，其成本和性能不能同时满足较大尺寸、规模化使用，工业高分子原料首要应用于注塑行业，并不能很好的直接适配作为3D打印材料。
合格的制件是3D打印技术方法、工艺、材料相互耦合成功的结果，迄今为止，无论是人工合成材料还是自然存在的材料，其种类和数量远远超过现有3D打印材料的范围，积极的探索高分子材料与生物质材料相结合，是本发明的方向。
可利用的生物质材料广泛存在于自然界，是生态循环中的一节，且广泛的使用它不仅不会影响生态，而且还能在工业中创造价值、降低碳排放。生物质材料应用于工业，需要考虑自然状态下物理化学稳定性，常见的如坚硬的植物果壳、木颗粒、动物骨骼等。
本发明选用常见的核桃砂作为主体材料，成功开发了一种可烧结成型环氧树脂核桃砂材料，成型后具有优异的性能且成本低廉，由该材料制备的大尺寸制件达到了两米规格。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、规模化量产、可工业使用的一种木制3D打印材料，一种环氧树脂核桃砂材料，该材料可广泛用于大型木制结构制件生产，具有密度小、硬度高、强度大、稳定性强等特点；提供一种环氧树脂核桃砂的制备方法，该方法实现环氧树脂、固化剂、固化促进剂均匀、稳定的包覆在核桃砂表面且化学性质不变，具有低温热塑、高温热固的可烧结的属性。
技术方案如下：一种环氧树脂核桃砂材料，以重量份计包括：核桃砂100份，固体改性环氧树脂与核桃砂的加入量比例5～40:100，固化剂与环氧树脂的加入量比例1～16:100，固化促进剂与固化剂的加入量比例5～35:100。
其中，所述核桃砂的粒径0.1～1.5mm。
所述一种环氧树脂核桃砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将核桃砂精选并烘干，之后核桃砂在加热炉内70～160℃，经过10～60分钟，使之充分均匀加热；
(2)将块状或片状固体改性环氧树脂加热到60～160℃软化和熔化成一体，待温度达到环氧树脂软化点附近，投入固化剂到环氧树脂中，待混合均匀，最后加入固化促进剂到环氧树脂中，继续混合，直至固化剂和固化促进剂得到充分且均匀的分散；
(3)将步骤2)的环氧树脂、固化剂、固化促进剂混合物冷却，粉碎成合适的颗粒大小；
(4)将步骤3)所得的颗粒粉与步骤1)加热的核桃砂混合并搅拌5～20分钟，充分混合后，环氧树脂、固化剂、固化促进剂完全包覆核桃砂颗粒；
(5)将步骤4)得到的环氧树脂核桃砂取出，冷却后，使用粉碎机将之粉碎，过筛得到可使用的环氧树脂核桃砂。
本发明的方法有益效果：本发明提供了一种低成本、规模化量产、可工业使用的一种木制3D打印材料，一种环氧树脂核桃砂材料，该材料可广泛用于大型木制结构制件生产，具有密度小、硬度高、强度大、稳定性强等特点；本发明中的方法相比现有的技术方法具有无溶剂、无中间过渡产物的加入和挥发，具有零排放，成分不偏析，提供了一种新型的环氧树脂核桃砂热法覆膜的工艺方法，该方法实现环氧树脂、固化剂、固化促进剂均匀、稳定的包覆在核桃砂表面且化学性质不变，具有低温热塑、高温热固的可烧结的属性，同时成本低，环节少，产品性能稳定，能实现批量化稳定生产。
具体实施方式
本发明提供了一种环氧树脂核桃砂材料及其制备方法，为了使得本发明的目的、技术方案、以及优点更加清楚明白，以下对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种环氧树脂核桃砂材料及其制备方法，包括以下步骤：
一种环氧树脂核桃砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将核桃砂精选并烘干，之后核桃砂在加热炉内70～160℃，经过10～60分钟，使之充分均匀加热；
(2)将块状或片状固体改性环氧树脂加热到60～160℃软化和熔化成一体，待温度达到环氧树脂软化点附近，投入固化剂到环氧树脂中，待混合均匀，最后加入固化促进剂到环氧树脂中，继续混合，直至固化剂和固化促进剂得到充分且均匀的分散；
(3)将步骤2)的环氧树脂、固化剂、固化促进剂混合物冷却，粉碎成合适的颗粒大小；
(4)将步骤3)所得的颗粒粉与步骤1)加热的核桃砂混合并搅拌5～20分钟，充分混合后，环氧树脂、固化剂、固化促进剂完全包覆核桃砂颗粒；
(5)将步骤4)得到的环氧树脂核桃砂取出，冷却后，使用粉碎机将之粉碎，过筛得到可使用的环氧树脂核桃砂。
实施案例：一种环氧树脂核桃砂，原料包括：25公斤70目核桃砂，2公斤环氧树脂E12，200g双氰胺固化剂，65g双氰胺促进剂UR300。将烘干的核桃砂加热到100℃，加热30分钟；将E12环氧树脂加热到85℃充分熔化树脂后，加入双氰胺固化剂混合2分钟，加入UR300混合20分钟，固化剂和固化促进剂得到充分且均匀的分散，完成操作后取出环氧树脂混合物；冷却并破碎环氧树脂混合物，将环氧树脂混合物颗粒与加热的核桃砂混合，搅拌15分钟，取出环氧树脂核桃砂；静置一段时间，将环氧核桃砂粉碎，过筛得到环氧核桃砂颗粒料。取该环氧树脂核桃砂样品到“8”字形金属模具中，放烘箱160℃加热40分钟，便得到硬度高、密度小、强度高的“8”字形测试样件。
综上，本发明通过对环氧树脂的软化混合实现固化剂、固化促进剂完全均匀分散到环氧树脂中，该环氧树脂混合物直接与核桃砂热混，便可以得到低温热塑、高温热固的环氧树脂核桃砂。该发明方法克服了其他环氧覆膜颗粒方法的缺陷：(1)大量使用易挥发、易燃易爆等危险溶剂；(2)借助液体分散添加剂，化学成分复杂，极易成分偏析，性能不稳定或者失效；(3)固化剂等添加剂仅仅停留在环氧树脂表面，没有分散到树脂内部造成性能差，使用量增加；(4)工艺复杂，对操作和生产条件要求高，投入大。由本发明方法制备环氧树脂核桃砂具有工艺简单，成本低廉，无溶剂、无中间过渡产物、无偏析，化学性质稳定，能实现工业量产，同时该材料制备的结构模型硬度高，强度大，尺寸稳定，加工性能优异，通过内部工业模型结构测试，具有优秀且广泛的应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体事实方式，但本发明保护的范围不局限于此，热河熟悉本技术领域的技术人员，在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种环氧树脂核桃砂材料，其特征在于，该环氧树脂核桃砂原料包括核桃砂、固体改性环氧树脂、固化剂、固化促进剂；
以重量份计量，核桃砂加入量100份，固体改性环氧树脂与核桃砂的加入量比例5~40 :100，固化剂与固体改性环氧树脂的加入量比例1~16 : 100，固化促进剂与固化剂的加入量比例5~35 : 100；
原料核桃砂，其粒径0.1~1.5mm；
所述环氧树脂核桃砂材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1） 将核桃砂精选并烘干，之后核桃砂在加热炉内70~160℃，经过10~60分钟，使之充分均匀加热；
2） 将块状或片状固体改性环氧树脂加热到60~160℃软化和熔化成一体，待温度达到固体改性环氧树脂软化点附近，投入固化剂到固体改性环氧树脂中，待混合均匀，最后加入固化促进剂到固体改性环氧树脂中，继续混合，直至固化剂和固化促进剂得到充分且均匀的分散；
3） 将步骤2）的固体改性环氧树脂、固化剂、固化促进剂混合物冷却，粉碎成合适的颗粒大小；
4） 将步骤3）所得的颗粒粉与步骤1）加热的核桃砂混合并搅拌5~20分钟，充分混合后，固体改性环氧树脂、固化剂、固化促进剂完全包覆核桃砂颗粒；
5） 将步骤4）得到的环氧树脂核桃砂取出，冷却后，使用粉碎机将之粉碎，过筛得到可使用的环氧树脂核桃砂。
2.根据权利要求1所述一种环氧树脂核桃砂材料，其特征在于，可加热烧结成型，用于木制3D打印制件和其他热成型制件的生产。
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