一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，該材料的制備步驟如下：（1）球磨：粉體球磨造粒，將原材料利用球磨機(jī)進(jìn)行球磨；（2）分級(jí):將上述步驟（1）獲得的粉體顆粒烘干后進(jìn)行分級(jí)；（3）混配:將步驟（2）中分級(jí)獲得的500～800目粉體顆粒：800～1000目粉體顆粒：1000目粉體顆粒以下按質(zhì)量比2～3:3～5:2～5比例混配，同時(shí)加入有機(jī)改性劑，在混粉機(jī)中攪拌2～3小時(shí)，混勻烘干后獲得本發(fā)明產(chǎn)品。本發(fā)明中的材料具有顆粒細(xì)膩、白度高、流動(dòng)性好、固化時(shí)間短、固化強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，本發(fā)明中的原材料豐富易得，工藝路線簡(jiǎn)單，材料性能兼具細(xì)度與流動(dòng)性要求，非常適合包括3D打印技術(shù)在內(nèi)的模型制造工藝。
【專利說(shuō)明】
一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，屬于模型制造材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給我們的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，網(wǎng)絡(luò)信息化的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。在這一新的時(shí)代，最大的特點(diǎn)就是世界的數(shù)字化，信息化。就是將生活中的方方面面通過(guò)數(shù)字化的處理，再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的傳播，令我們的世界更加快捷，更加高效，也更加富有想象力。這一革命最早是從傳媒領(lǐng)域開始，接著金融領(lǐng)域，通信領(lǐng)域也逐漸跟進(jìn)。現(xiàn)在，工業(yè)制造領(lǐng)域也在經(jīng)受著這一潮流的沖擊，開始慢慢的進(jìn)行著自己的變革之路。這其中最鮮明的特點(diǎn)就是增材制造技術(shù)的重提和發(fā)展。
[0003]增材制造技術(shù)俗稱3D打印技術(shù)，是指采用材料逐漸累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除、切削加工技術(shù)，是一種“自下而上”的制造方法。與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，該技術(shù)除了可以節(jié)省材料，制備復(fù)雜零件，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品等優(yōu)勢(shì)以外，還由于該技術(shù)可以將信息，材料，生物，控制等技術(shù)有機(jī)地融合，因此必將在未來(lái)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0004]現(xiàn)階段，該技術(shù)發(fā)展迅速，總結(jié)起來(lái)主要分為幾大類:激光熔融燒結(jié)，光固化，塑料熔融沉積，粉末粘接等。相對(duì)于其他幾種技術(shù)，基于粉末粘接機(jī)理的制造技術(shù)具有非常大的應(yīng)用前景。其原理非常簡(jiǎn)單，就是將二維打印技術(shù)通過(guò)逐層疊加的方式實(shí)現(xiàn)三維制造的效果，介于其發(fā)端于二維平面打印技術(shù)的特點(diǎn)，粉末粘接型3D打印機(jī)是目前為止唯一可以實(shí)現(xiàn)全彩色3D打印的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在對(duì)色彩要求較高的領(lǐng)域，如工業(yè)設(shè)計(jì)，藝術(shù)品設(shè)計(jì)，3維攝影等領(lǐng)域。其實(shí)現(xiàn)全彩色3D打印的原理與2D全彩色打印十分類似，甚至某些零件都可以相互通用，極大地方便了這一技術(shù)的發(fā)展。全彩3D打印與2D全彩打印最大的區(qū)別在于打印介質(zhì)的不同。2D打印使用的介質(zhì)通常為紙張，而全彩3D打印其介質(zhì)為具有特殊性能的粉體，由于工藝的需要，對(duì)粉體的各項(xiàng)性能提出了以下要求:I)白度:為了實(shí)現(xiàn)各種色彩的顯色效果，需要粉體介質(zhì)具有較高的白度;2)細(xì)度:粉體細(xì)度決定了3D打印產(chǎn)品的細(xì)膩程度，顆粒度越大，產(chǎn)品外觀越粗糙，反之，產(chǎn)品外觀越細(xì)膩;3)流動(dòng)性:由于打印過(guò)程涉及到粉體的逐層鋪展，因此對(duì)產(chǎn)品的流動(dòng)性提出了較高的要求，流動(dòng)性不好，容易造成產(chǎn)品的缺陷；4)強(qiáng)度:產(chǎn)品強(qiáng)度涉及到其應(yīng)用領(lǐng)域，強(qiáng)度越高應(yīng)用范圍越廣。
[0005]該項(xiàng)技術(shù)是上世紀(jì)80年代由美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)院的學(xué)生保羅-威廉姆斯和他的導(dǎo)師伊萊-薩克斯教授發(fā)明的，由于起步較早，美國(guó)相關(guān)公司積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是由于大部分開發(fā)人員主要關(guān)注在設(shè)備制造，自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)上，而在打印介質(zhì)的開發(fā)上投入不夠，而且尤其缺乏材料領(lǐng)域的專家從事此項(xiàng)研究，因此所提供的粉體性能不論從白度，細(xì)度，還是強(qiáng)度上都不是很理想。
[0006]國(guó)內(nèi)相關(guān)研究也漸漸開始，專利CN102093646B提出了一些制備這種粘接打印粉體的方法，但是其工藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，而且中間過(guò)程涉及各種溶劑，一方面成本較高，另一方面具有環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，而且該專利中并沒(méi)有具體涉及一些關(guān)鍵參數(shù)的控制，其產(chǎn)品穩(wěn)定性具有很大問(wèn)題。專利CN103936392A雖然也是粉末增材制造相關(guān)，但是其涉及概念是從另外的角度出發(fā)，粉體通過(guò)噴嘴噴出或流出，而且該專利中只是提出了一種概念，并未實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)品。另外，該專利中提到粉體粒徑控制在0.4?0.9um，該范圍顆粒由于分子間力作用影響較大，極易團(tuán)聚嚴(yán)重影響其流動(dòng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，以便能夠更好地應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域，改善使用性能。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。
[0009]一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，采用精確設(shè)計(jì)各顆粒度之間的顆粒級(jí)配，并結(jié)合適當(dāng)?shù)母男詣苽涑黾?xì)度高、流動(dòng)性好、強(qiáng)度大的改性粉體，該材料的制備步驟如下:
(1)球磨:粉體球磨造粒，將原材料利用球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨過(guò)程中同時(shí)添加球磨助劑，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在5000?10000轉(zhuǎn)/分鐘；
(2)分級(jí):將上述步驟(I)獲得的粉體顆粒烘干后進(jìn)行分級(jí)，將步驟(I)獲得的粉體顆粒利用顆粒分級(jí)機(jī)按500目、800目和1000目三個(gè)等級(jí)進(jìn)行分級(jí)處理；
(3)混配:將步驟(2)中分級(jí)獲得的500?800目粉體顆粒:800?1000目粉體顆粒:1000目粉體顆粒以下按質(zhì)量比2?3:3?5: 2?5比例混配，同時(shí)加入有機(jī)改性劑，在混粉機(jī)中攪拌2?3小時(shí)，混勻烘干后獲得本發(fā)明產(chǎn)品。
[0010]進(jìn)一步地，步驟(I)中，球磨的原材料是硬石膏、a-半水石膏、b-半水石膏、硅酸鈣或者陶瓷粉體中的一種或者幾種。
[0011]進(jìn)一步地，步驟(I)中，球磨助劑是聚乙二醇、三乙醇胺、甘油或者甲基硅油中的一種或者幾種。
[0012]進(jìn)一步地，步驟(I)中，球磨助劑占原材料質(zhì)量比為3?8%，球磨時(shí)間為2?3小時(shí)。
[0013]進(jìn)一步地，步驟(2)中，所使用的顆粒分級(jí)機(jī)為振動(dòng)篩或者氣體分級(jí)機(jī)，使用振動(dòng)篩時(shí)若加工1min粉體質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生明顯變化則視為篩分完全;使用氣流分級(jí)機(jī)則根據(jù)具體粉體設(shè)定參數(shù)。
[0014]進(jìn)一步地，步驟(3)中，所使用的有機(jī)改性劑是PMC、環(huán)糊精、CMC或者PVP中的一種或者幾個(gè)。
[0015]進(jìn)一步地，步驟(3)中，所使用的混料機(jī)的攪拌速度控制在1000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0016]該發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明中的材料具有顆粒細(xì)膩、白度高、流動(dòng)性好、固化時(shí)間短、固化強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，本發(fā)明中的原材料豐富易得，工藝路線簡(jiǎn)單，材料性能兼具細(xì)度與流動(dòng)性要求，非常適合包括3D打印技術(shù)在內(nèi)的模型制造工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例1
取I個(gè)單位質(zhì)量硬石膏粉體，加入球磨機(jī)，并加入0.04個(gè)單位質(zhì)量的球磨助劑三乙醇胺，啟動(dòng)球磨機(jī)球磨2小時(shí)，粉體取出后在烘箱中烘干I小時(shí)。隨后，將經(jīng)過(guò)烘干后的樣品，放在振動(dòng)篩中進(jìn)行分級(jí)，所選篩網(wǎng)分別為500目、800目、1000目。取0.2單位質(zhì)量800目篩上，0.5單位質(zhì)量1000目篩上，0.3單位質(zhì)量1000目篩下的粉體進(jìn)行混配，混配在普通粉體攪拌機(jī)中進(jìn)行，攪拌速度控制在1000轉(zhuǎn)/分鐘。攪拌同時(shí)，加入0.08單位質(zhì)量的環(huán)糊精作為有機(jī)改性劑，攪拌時(shí)間2小時(shí)。取出烘干即可使用。
[0019]實(shí)施案例2
取I個(gè)單位質(zhì)量硬石膏粉體，加入球磨機(jī)，并加入0.06個(gè)單位質(zhì)量的球磨助劑聚乙二醇，啟動(dòng)球磨機(jī)球磨2小時(shí)，粉體取出后在烘箱中烘干I小時(shí)。隨后，將經(jīng)過(guò)烘干后的樣品，放在振動(dòng)篩中進(jìn)行分級(jí)，所選篩網(wǎng)分別為500目，800目，1000目。取0.3單位質(zhì)量800目篩上，
0.3單位質(zhì)量1000目篩上，0.4單位質(zhì)量1000目篩下的粉體進(jìn)行混配，混配在普通粉體攪拌機(jī)中進(jìn)行，攪拌速度控制在1000轉(zhuǎn)/分鐘。攪拌同時(shí)，加入0.06單位質(zhì)量的CMC作為有機(jī)改性劑，攪拌時(shí)間3小時(shí)。取出烘干即可使用。
[0020]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:采用精確設(shè)計(jì)各顆粒度之間的顆粒級(jí)配，并結(jié)合適當(dāng)?shù)母男詣苽涑黾?xì)度高、流動(dòng)性好、強(qiáng)度大的改性粉體，該材料的制備步驟如下: (1)球磨:粉體球磨造粒，將原材料利用球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨過(guò)程中同時(shí)添加球磨助劑，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速控制在5000?10000轉(zhuǎn)/分鐘； (2)分級(jí):將上述步驟(I)獲得的粉體顆粒烘干后進(jìn)行分級(jí)，將步驟(I)獲得的粉體顆粒利用顆粒分級(jí)機(jī)按500目、800目和1000目三個(gè)等級(jí)進(jìn)行分級(jí)處理； (3)混配:將步驟(2)中分級(jí)獲得的500?800目粉體顆粒:800?1000目粉體顆粒:1000目粉體顆粒以下按質(zhì)量比2?3:3?5: 2?5比例混配，同時(shí)加入有機(jī)改性劑，在混粉機(jī)中攪拌2?3小時(shí)，混勻烘干后獲得本發(fā)明產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:所述步驟(I)中，球磨的原材料是硬石膏、a-半水石膏、b-半水石膏、硅酸鈣或者陶瓷粉體中的一種或者幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:所述步驟(I)中，球磨助劑是聚乙二醇、三乙醇胺、甘油或者甲基硅油中的一種或者幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:所述步驟(I)中，球磨助劑占原材料質(zhì)量比為3?8%，球磨時(shí)間為2?3小時(shí)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:所述步驟(2)中，所使用的顆粒分級(jí)機(jī)為振動(dòng)篩或者氣體分級(jí)機(jī)，使用振動(dòng)篩時(shí)若加工1min粉體質(zhì)量沒(méi)有發(fā)生明顯變化則視為篩分完全;使用氣流分級(jí)機(jī)則根據(jù)具體粉體設(shè)定參數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:所述步驟(3)中，所使用的有機(jī)改性劑是PMC、環(huán)糊精、CMC或者PVP中的一種或者幾個(gè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)配改性快固材料，其特征在于:所述步驟(3)中，所使用的混料機(jī)的攪拌速度控制在1000轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號(hào)】C04B28/18GK105924116SQ201610288204
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】陳炳地, 夏慶鋒, 鄭慶剛, 陳國(guó)濤
【申請(qǐng)人】蘇州奧茵三維打印科技有限公司