一種易塑型3d打印材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種易塑型3D打印材料及其制備方法，該3D打印材料按照重量份數(shù)包括以下組分制成：ABS 120～140份；光擴散劑2～8份；引發(fā)劑2～8份；交聯(lián)劑10～20份；偶聯(lián)劑10～20份；蛤殼粉10～30份；單質(zhì)硫2～8份；麥飯石粉1～4份；核桃殼超微粉1～4份；檸檬烯1～6份；助劑0.2～0.4份。本發(fā)明提供了一種3D打印材料新品種供用戶根據(jù)需要選擇使用，從3D打印材料方面，極大拓展了以ABS為主要原料的3D打印材料的應用發(fā)展空間，意義顯著。
【專利說明】
一種易塑型3D打印材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于3D打印領域，具體涉及一種3D打印用材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著3D打印技術日新月異的發(fā)展，3D打印的概念逐漸被公眾知悉。FDM技術是利用ABS, polycarbonate (PC)，polypheny lsulfone (PPSF)、PLA 以及其它熱塑性材料受到加熱擠壓成為半熔融狀態(tài)的細絲，由沉積在層層堆?；A上的方式，從3D CAD資料直接建構原型。該技術通常應用于塑型，裝配，功能性測試以及概念設計。此外，F(xiàn)DM技術可以應用于打樣與快速制造。
[0003]ABS材料，ABS，原名為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是家用熔融沉積(H)M)式線材的主要核心。從材料的性質(zhì)方面，從熱端的角度來看，ABS塑料相當容易打印。無論用什么樣的擠出機，都會相對滑順地擠出材料。ABS彈性十足，適合做成穿戴用品或裝飾品，只要以適當?shù)臏囟却蛴?，讓層層材料牢牢黏住，ABS的強度就會變得相當高。ABS具有柔軟性，即使承受壓力也只會彎曲，不會折斷。
[0004]然而這種材料一方面具有遇冷收縮的特性，會從加熱板上局部脫落、懸空，造成問題。另外，要是打印的物體高度很高，有時還會整層剝離。因此，ABS打印不能少了加熱板。另一方面打印時的氣味非常讓人有不舒服。
[0005]隨著科技發(fā)展和社會進步，3D打印產(chǎn)品開始不僅限于工業(yè)設計、建筑、工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支等領域，也開始走進人們的日常生活，用以制作一些生活器具或裝飾品，但目前在生活中的應用還是體現(xiàn)在所打印出來的產(chǎn)品的形狀帶來的用途，以及其色彩和形狀形成的藝術設計等，對3D打印的應用開發(fā)還存在很大的空間，同時在可降解率、韌性和強度上都有待進一步提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供易塑型3D打印材料。本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是該易塑型3D打印材料的制備方法。
[0007]技術方案:為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種易塑型3D打印材料，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS 120?140份;光擴散劑2?8份；引發(fā)劑2?8份;交聯(lián)劑10?20份;偶聯(lián)劑10?20份;蛤殼粉10?30份;單質(zhì)硫2?8份;麥飯石粉I?4份;核桃殼超微粉I?4份;檸檬烯I?6份;助劑0.2?0.4份。
[0008]進一步優(yōu)選的，按照重量份數(shù)還包括羽毛粉2?8份。
[0009]優(yōu)選的，所述光擴散劑為有機硅光擴散劑。
[0010]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為熱引發(fā)劑。
[0011]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為光引發(fā)劑與熱引發(fā)劑的混合物。
[0012]優(yōu)選的，所述引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:光引發(fā)劑I?3份;熱引發(fā)劑I?5份。
[0013]優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種的混合物。
[0014]優(yōu)選的，所述助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.1?0.2份;增韌劑
0.1?0.2份。
[0015]本發(fā)明同時提供了用于上述易塑型3D打印材料的制備方法，包括如下步驟:
[0016]I)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝；
[0017]2)攪拌均勻后冷卻至20°C?30°C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末；
[0018]3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻；
[0019]4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯；
[0020]5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勻；
[0021 ] 6)在紫外燈照射30?60min的同時，攪拌冷卻至50°C?55°C后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。
[0022]作為優(yōu)選的，所述步驟3)為:將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、羽毛粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻。
[0023]有益效果:本發(fā)明提供的易塑型3D打印材料，在具有3D打印材料的基本性能的基礎上，一方面大幅增強了材料的網(wǎng)絡結構，用該材料制成的3D打印產(chǎn)品韌性好，可降解率高；另一方面通過蛤殼粉、引發(fā)劑與單質(zhì)硫的協(xié)同作用，緩解了ABS材料遇冷收縮的特性，有效減少了ABS材料打印時可能存在的整層剝離帶來的問題，提升塑型質(zhì)量；當組分中進一步增加有羽毛粉時，引發(fā)劑與單質(zhì)硫和羽毛粉協(xié)同作用，能有效克服ABS材料打印時容易發(fā)生的局部脫落、懸空或整層剝離帶來的問題，進一步有效提升產(chǎn)品的打印塑型質(zhì)量；同時其組分檸檬烯不僅有效改善ABS材料在進行高溫打印作業(yè)時的氣味，而且與麥飯石粉協(xié)同作用具有抗氧化作用，進一步顯著提高了本發(fā)明提供的3D打印材料的抗氧化性能和穩(wěn)定性;加上整體組分協(xié)同作用，使得用該材料制成的3D打印產(chǎn)品質(zhì)地均勻，應力均勻，易于切削塑型，為在打印制得的產(chǎn)品上進一步人工微雕、切削、塑型提供了更好的易用性。
[0024]同時本發(fā)明提供的易塑型3D打印材料的制備方法，通過在高速攪拌的過程中霧化加入檸檬烯，并紫外燈照射下進行攪拌冷卻，進一步提升了所制得的3D打印耗材的穩(wěn)定性及抗氧化性。
[0025]整體延長了使用壽命，提供了一種3D打印材料新品種供用戶根據(jù)需要選擇使用，從3D打印材料方面，極大拓展了以ABS為主要原料的3D打印材料的應用發(fā)展空間，意義顯著。
【具體實施方式】
[0026]實施例1:一種易塑型3D打印材料，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS 120份；光擴散劑2份；引發(fā)劑2份;交聯(lián)劑10份;偶聯(lián)劑10份;蛤殼粉10份;單質(zhì)硫2份;麥飯石粉I份；核桃殼超微粉I份;檸檬烯I份;助劑0.2份。
[0027]其中光擴散劑為有機硅光擴散劑。
[0028]其中引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:光引發(fā)劑I份;熱引發(fā)劑I份。
[0029]其中所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。
[0030]其中助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.1份;增韌劑0.1份。
[0031 ]制備方法包括如下步驟:I)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝;2)攪拌均勻后冷卻至20 0C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末;3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻;4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯;5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勻；6)在紫外燈照射30的同時，攪拌冷卻至50°C后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。經(jīng)試驗檢測，材料的柔韌性能達到82.1Mpa、缺口沖擊強度達到47.7MJ/m2。
[0032]實施例2:—種易塑型3D打印材料，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS 140份；光擴散劑8份；引發(fā)劑8份;交聯(lián)劑20份;偶聯(lián)劑20份;蛤殼粉30份;單質(zhì)硫8份;麥飯石粉4份；核桃殼超微粉4份;梓檬稀6份;助劑0.4份。
[0033]其中光擴散劑為有機硅光擴散劑。
[0034]其中引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:光引發(fā)劑3份;熱引發(fā)劑5份。
[0035]其中偶聯(lián)劑為娃燒偶聯(lián)劑。
[0036]其中助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.2份;增韌劑0.2份。
[0037]制備方法包括如下步驟:I)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝;2)攪拌均勻后冷卻至30 0C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末;3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻;4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯;5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勾;6)在紫外燈照射60mi η的同時，攪拌冷卻至5 5 °C后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。經(jīng)試驗檢測，材料的柔韌性能達到82.3Mpa、缺口沖擊強度達到47.8MJ/m2。
[0038]實施例3:—種易塑型3D打印材料，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS 130份；光擴散劑5份；引發(fā)劑5份;交聯(lián)劑15份;偶聯(lián)劑15份;蛤殼粉20份;單質(zhì)硫5份;麥飯石粉3份；核桃殼超微粉2份;羽毛粉5份;檸檬烯4份;助劑0.3份。
[0039 ]其中光擴散劑為有機硅光擴散劑。
[0040]其中引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:熱引發(fā)劑5份。
[0041 ]其中偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑與硅烷偶聯(lián)劑的混合物，比例為2: 3。
[0042]其中助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.15份;增韌劑0.15份。
[0043]制備方法包括如下步驟:I)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝;2)攪拌均勻后冷卻至25 °C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末;3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、羽毛粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻;4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯;5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勻;6)在紫外燈照射45min的同時，攪拌冷卻至52°C后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。經(jīng)試驗檢測，材料的柔韌性能達到83.6Mpa、缺口沖擊強度達到48.6MJ/m2。
[0044]實施例4:一種易塑型3D打印材料，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS 125份；光擴散劑3份；引發(fā)劑3份;交聯(lián)劑12份;偶聯(lián)劑12份;蛤殼粉15份;單質(zhì)硫4份;麥飯石粉2份；核桃殼超微粉2份;羽毛粉4份;檸檬烯2份;助劑0.2份。
[0045]其中光擴散劑為有機硅光擴散劑。
[0046]其中引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:熱引發(fā)劑3份。
[0047]其中偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。
[0048]其中助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.1份;增韌劑0.1份。
[0049]制備方法包括如下步驟:I)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝;2)攪拌均勻后冷卻至25 °C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末;3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、羽毛粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻;4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯;5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勻；6)在紫外燈照射40min的同時，攪拌冷卻至50 V后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。
[0050]經(jīng)試驗檢測，材料的柔韌性能達到82.8Mpa、缺口沖擊強度達到48.3MJ/m2。
[0051]實施例5:—種易塑型3D打印材料，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS135份；光擴散劑6份；引發(fā)劑6份;交聯(lián)劑18份;偶聯(lián)劑18份;蛤殼粉25份;單質(zhì)硫6份;麥飯石粉3份；核桃殼超微粉3份;羽毛粉6份;檸檬烯4份;助劑0.4份。
[0052 ]其中光擴散劑為有機硅光擴散劑。
[0053]其中引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:光引發(fā)劑2份;熱引發(fā)劑4份。
[0054]其中偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑與硅烷偶聯(lián)劑的混合物。
[0055]其中助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.2份;增韌劑0.2份。
[0056]制備方法包括如下步驟:I)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝;2)攪拌均勻后冷卻至25 °C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末;3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、羽毛粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻;4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯;5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勻；6)在紫外燈照射50min的同時，攪拌冷卻至55°C后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。經(jīng)試驗檢測，材料的柔韌性能達到82.5Mpa、缺口沖擊強度達到48.1MJ/m2。
[0057]以上實施列對本發(fā)明不構成限定，相關工作人員在不偏離本發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，所進行的多樣變化和修改，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種易塑型3D打印材料，其特征在于，按照重量份數(shù)包括以下組分制成:ABS120?140份;光擴散劑2?8份；引發(fā)劑2?8份;交聯(lián)劑10?20份;偶聯(lián)劑10?20份;蛤殼粉10?30份;單質(zhì)硫2?8份;麥飯石粉I?4份;核桃殼超微粉I?4份;檸檬烯I?6份;助劑0.2?0.4份。2.根據(jù)權利要求1所述的易塑型3D打印材料，其特征在于，按照重量份數(shù)還包括羽毛粉2?8份。3.根據(jù)權利要求1所述的易塑型3D打印材料，其特征在于，所述光擴散劑為有機硅光擴散劑。4.根據(jù)權利要求1所述的易塑型3D打印材料，其特征在于，所述引發(fā)劑為熱引發(fā)劑，或為光引發(fā)劑與熱引發(fā)劑的混合物。5.根據(jù)權利要求1所述的易塑型3D打印材料，其特征在于，所述引發(fā)劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:光引發(fā)劑I?3份;熱引發(fā)劑I?5份。6.根據(jù)權利要求1所述的易塑型3D打印材料，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種的混合物。7.根據(jù)權利要求1所述的易塑型3D打印材料，其特征在于，所述助劑按照重量份數(shù)包括以下組分制成:增塑劑0.1?0.2份;增韌劑0.1?0.2份。8.如權利要求1?7所述的易塑型3D打印材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將ABS顆粒高溫熔融，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行混合，接枝； 2)攪拌均勻后冷卻至20°C?30 0C，放入擠出機，加熱，擠出，粉碎得到制備接枝交聯(lián)劑的ABS粉末； 3)將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻； 4)將步驟3)所得物繼續(xù)混合并攪拌均勻的同時，依次混合加入經(jīng)過霧化處理的相應重量份數(shù)的檸檬烯； 5)繼而加入相應重量份數(shù)的光擴散劑，繼續(xù)混合并攪拌均勻； 6)在紫外燈照射30?60min的同時，攪拌冷卻至50°C?55°C后，放入擠出機中，加熱擠出，真空干燥，制備得到目標產(chǎn)物。9.根據(jù)權利要求8所述的易塑型3D打印材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)為:將步驟2)得到的ABS粉末和相應重量份數(shù)的蛤殼粉、單質(zhì)硫、核桃殼超微粉、羽毛粉、麥飯石粉、偶聯(lián)劑和助劑，加熱混合并高速攪拌均勻。
【文檔編號】C08K3/06GK105968677SQ201610341542
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】魏宏輝, 許守榮, 魏天浩, 魏妗羽
【申請人】江蘇浩宇電子科技有限公司