本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3d打印鋁粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，3d打印技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前，3d打印技術(shù)中常用的材料是塑料材料，利用塑料材料熱塑性可熔融的特性，在熔融狀態(tài)下，從噴頭處擠壓出來，通過凝固層層疊加最終形成產(chǎn)品。由于塑料材料良好的熱流動性、快速冷卻粘接性、較高的機(jī)械強(qiáng)度，在3d打印制造領(lǐng)域得到快速的應(yīng)用和發(fā)展。然而高分子的3d打印領(lǐng)域仍然面臨一系列的問題和挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)為：目前的高分子3d打印材料普遍價格高昂；由于需要與特定的打印工藝配合，這些高分子材料的研發(fā)通常傾向于犧牲材料本身的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、耐候性等性質(zhì)，而盡量確保材料的可加工性，因此打印產(chǎn)品的性能與傳統(tǒng)制造技術(shù)制備的產(chǎn)品有一定差距；對高分子3d打印材料及其打印技術(shù)的開發(fā)仍處于較為初始且無序的階段，較少研究深入探索打印材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和打印技術(shù)的關(guān)系，缺乏質(zhì)量測試程序和方法的開發(fā)，同時也很少建立3d打印材料和打印技術(shù)相關(guān)的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)。
另外也有一些金屬粉末作為3d打印原料，主要采用高功率的能量束如激光、電子束作為熱源，使粉末材料進(jìn)行選區(qū)熔化，冷卻結(jié)晶后形成堆積層連續(xù)成型，形成最終產(chǎn)品。由于金屬粉末熔化溫度高，容易氧化，影響制品的強(qiáng)度，且激光熔化后的材料凝固會造成金屬體積收縮，造成巨大的材料熱應(yīng)力，嚴(yán)重影響材料強(qiáng)度。另外，由于金屬粉末粒徑和分布的影響，冷卻結(jié)晶過程復(fù)雜，結(jié)晶過程很難定量控制，一旦出現(xiàn)晶體粗大、枝晶等必將造成材料成型后的力學(xué)性能降低的問題，最終結(jié)果就是關(guān)鍵構(gòu)件沒辦法獲得實際應(yīng)用。
因此，當(dāng)前對高分子3d打印材料及其打印技術(shù)的研發(fā)，應(yīng)當(dāng)逐漸進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、體系化的軌道，完善已有高分子3d打印材料及其打印技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，同時加大原有材料改性和新材料的研究和產(chǎn)業(yè)化，努力提升高分子3d打印材料產(chǎn)品的質(zhì)量并降低成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決現(xiàn)存問題提供了一種3d打印鋁粉及其制備方法，采用金屬鋁粉作為3d打印材料，制備方法簡單，而且鋁粉的熔點為660度熔化溫度高，打印熱變形溫度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量以及硬度都比普通材料好。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種3d打印材料的鋁粉，包括：先將粗鋁粉經(jīng)球磨機(jī)粉碎成直徑為150-200nm的鋁粉球，再通過吸附及化學(xué)反應(yīng)包覆聚甲基丙烯酸甲酯的鋁粉，其
具體制備方法為：
(1)在氮氣保護(hù)下，將粗鋁粉在球磨機(jī)中球磨，粉碎成細(xì)小鋁粉，直徑為150-200nm，球磨時間為3-5h；將鋁粉得的直徑研磨至150-200nm，具有很大的比表面積,表面極易吸附包膜材料粒子。
(2)得到的鋁粉取60-70重量份、甲基丙烯酸酯0.5-1.0重量份、十二烷基硫酸鈉0.01-0.4重量份、過硫酸銨3-5重量份加入反應(yīng)混合器，并調(diào)節(jié)ph值至9，向反應(yīng)混合器通入氮氣，溫度升至60-70℃，以500-800rpm的高速攪拌分散25-30分鐘，反應(yīng)結(jié)束。
(3)將烘干產(chǎn)物放入到索氏提取器中用丙酮索氏提取24h,將溶液減壓過濾得到聚甲基丙烯酸酯包覆鋁粉顆粒,一種用于3d打印的鋁粉。
所述的鋁粉直徑為150-200nm，是因為直徑過小當(dāng)外界環(huán)境超過其臨界溫度時，將發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)，在3d打印過程中為保證材料的流動性需要高溫，為避免發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)鋁粉直徑不宜過小，但如果直徑過大，一方面影響3d打印效果并造成材料成型后的力學(xué)性能降低另一方面包覆甲基丙烯酸甲酯時不宜操作。
所述甲基丙烯酸酯在堿性條件下生成大量的羧基的低聚物會被鋁粉顆粒吸附到表面,含有大量羧基,其酸性比碳酸強(qiáng),能與片狀鋁粉粒子表面的al-oh健作用,形成牢固的化學(xué)鍵。
有益效果:
1.采用鋁粉作為3d打印材料，熱變形溫度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量以及硬度，比普通材質(zhì)增加。
2.粗大的鋁粉經(jīng)過球磨破碎，后成為細(xì)球狀鋁粉，分散性好，活性高、粒度分布均勻，而且不宜氧化使用過程安全。
3.鋁粉有高的比表面積和高的化學(xué)反應(yīng)活性，其對所處環(huán)境(溫度、濕度和產(chǎn)品組分等)十分敏感，通過對鋁粉進(jìn)行表面進(jìn)一步的修飾包覆聚甲基丙烯酸酯，能進(jìn)一步有效防止被氧化，從而使鋁粉用于3d打印制造具有高流動性和良好的熱粘接成型性，力學(xué)性能優(yōu)良。
具體實施方式
實施例1
一種3d打印鋁粉，包括：先將粗鋁粉經(jīng)球磨機(jī)粉碎成直徑為1.75mm的鋁粉球，再通過吸附及化學(xué)反應(yīng)包覆聚甲基丙烯酸甲酯的鋁粉；
具體制備方法為：
(1)在氮氣保護(hù)下，將粗鋁粉在球磨機(jī)中球磨，粉碎成細(xì)小鋁粉，直徑為1.75mm，球磨時間為5h。
(2)得到的鋁粉取60重量份、甲基丙烯酸酯0.5重量份、十二烷基硫酸鈉0.01重量份、過硫酸銨3重量份加入反應(yīng)混合器，并調(diào)節(jié)ph值至9，向反應(yīng)混合器通入氮氣，溫度升至60℃，以500rpm的高速攪拌分散25分鐘，反應(yīng)結(jié)束。
(3)將烘干產(chǎn)物放入到索氏提取器中用丙酮索氏提取24h,將溶液減壓過濾得到聚甲基丙烯酸酯包覆鋁粉顆粒,一種用于3d打印的鋁粉。
實施例2
一種3d打印鋁粉，先將粗鋁粉經(jīng)球磨機(jī)粉碎成直徑為3mm的鋁粉球，再通過吸附及化學(xué)反應(yīng)包覆聚甲基丙烯酸甲酯的鋁粉；
具體制備方法為：
(1)在氮氣保護(hù)下，將粗鋁粉在球磨機(jī)中球磨，粉碎成細(xì)小鋁粉，直徑為3mm，球磨時間為3h。
(2)得到的鋁粉取70重量份、甲基丙烯酸酯1.0重量份、十二烷基硫酸鈉0.4重量份、過硫酸銨5重量份加入反應(yīng)混合器，并調(diào)節(jié)ph值至9，向反應(yīng)混合器通入氮氣，溫度升至70℃，以800rpm的高速攪拌分散30分鐘，反應(yīng)結(jié)束。
(3)將烘干產(chǎn)物放入到索氏提取器中用丙酮索氏提取24h,將溶液減壓過濾得到聚甲基丙烯酸酯包覆鋁粉顆粒,一種用于3d打印的鋁粉。
以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。