本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料及其制備方法，所述模型具有高強(qiáng)度、高仿真和綠色經(jīng)濟(jì)環(huán)保的特點。
背景技術(shù)：
模型是所研究的系統(tǒng)、過程、事物或概念的一種表達(dá)形式，也可指根據(jù)實驗、圖樣放大或縮小而制作的樣品，一般用于展覽或?qū)嶒灮蜩T造機(jī)器零件等用的模子。模型的應(yīng)用可以幫助一些實驗更好地對于實驗對象進(jìn)行觀察或者研究，也可以將物品展現(xiàn)出來，供人們進(jìn)行參觀。
模型使用的材料通常有石膏、木、金屬和工程塑料，大多通過一次成型的方法或者切削刻等二次加工的方法進(jìn)行制備模型；由于材料的局限，對于一些高精準(zhǔn)模型的設(shè)計仍舊不能完成，跨度大部位無法精確地制作出來，局限模型發(fā)展；多數(shù)模型無法二次加工保證高效。增材技術(shù)不斷發(fā)展，三維打印模型由于材料局限，模型強(qiáng)度低，應(yīng)用價值不高。
用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料具有良好的加工性能，在較低溫度下熔融，材料低溫加工成型，模型成型溫度低，模型中不同部位連接缺陷少，模型二次加工修改簡單，滿足設(shè)計精度要求高，建筑模型承壓高，仿真建筑受壓好，模型粉碎再造材料，環(huán)保經(jīng)濟(jì)。用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料具有精度、耐壓、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中模型制品材料的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料。本發(fā)明的低溫?zé)崴苄匀S打印材料能夠在較低溫度的情況下加熱即可熔融，便于進(jìn)行重復(fù)加工處理，比較容易加工成各種模型所需的形狀。在加工成型后只需加熱到熔融溫度即可讓成型的樣品軟化，并且施加外力或者其他的工藝方法將其重新改造、修正或者是徹底重新制作，具備多次反復(fù)使用的特性，降低了制作失敗的風(fēng)險，提高了容錯率。模型的承壓能力強(qiáng)，實驗?zāi)M建筑物的結(jié)構(gòu)力學(xué)。
本發(fā)明相比于通常用的模型制品而言，使用的低溫?zé)崴苄匀S打印材料能夠制作出具有一定彎曲程度的形狀，能夠滿足模型中彎曲部位的制造，能夠充分地表現(xiàn)模型所需要體現(xiàn)的弧線或者流線型等部位，有效地提高了模型制作的精確度，提高了模型使用的可靠度與準(zhǔn)確性。模型材料粉碎拉絲，循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供上述低溫?zé)崴苄匀S打印材料的應(yīng)用。本發(fā)明的低溫?zé)崴苄匀S打印材料用于建筑模型制品。
本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料，由以下按重量份數(shù)計的組分制備而成：熱塑性高分子材料70～100份，無機(jī)填料10～20份，增塑劑1～10份，交聯(lián)劑1～5份，著色劑0～3份。
所述熱塑性高分子材料為相對分子質(zhì)量為8萬～15萬的聚己內(nèi)酯，相對分子質(zhì)量為5萬～12萬的聚對苯二甲酸乙二醇酯，相對分子質(zhì)量為5萬～8萬的聚醋酸乙烯酯，相對分子質(zhì)量為1萬～5萬、乙烯與丙烯酸的摩爾比為1：1～1:3的乙烯丙烯酸共聚物，相對分子質(zhì)量為2萬～8萬的聚乙烯醇或相對分子質(zhì)量為2萬～7萬的聚乳酸中的一種以上。
所述無機(jī)填料為建筑廢料(混凝土)、細(xì)沙、細(xì)石、碳酸鈣、高嶺土或鈦白粉中的一種以上，無機(jī)材料粒徑為800-2000um。
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、鄰苯二甲酸丁芐酯(BBP)、鄰苯二甲酸二仲辛酯(DCP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(DCHP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、鄰苯二甲酸二異癸酯(DIDP)中的一種以上。
所述交聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，包括硅烷偶聯(lián)劑A-151、硅烷偶聯(lián)劑A-171、硅烷偶聯(lián)劑A-172、硅烷偶聯(lián)劑KH-540、硅烷偶聯(lián)劑KH-550、硅烷偶聯(lián)劑KH-551、硅烷偶聯(lián)劑KH-560、硅烷偶聯(lián)劑KH-570、硅烷偶聯(lián)劑KH-580、硅烷偶聯(lián)劑KH-602、硅烷偶聯(lián)劑KH-791、硅烷偶聯(lián)劑KH-792、硅烷偶聯(lián)劑KH-901、硅烷偶聯(lián)劑KH-902、硅烷偶聯(lián)劑nd-22、硅烷偶聯(lián)劑ND-42(南大42)、硅烷偶聯(lián)劑ND-43、硅烷偶聯(lián)劑SI-69、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一種以上。
所述著色劑為鈦白粉(二氧化鈦)、鋅粉(氧化鋅)、鎘紅、三氧化二鐵、炭黑、鉻黃、鋅黃或漢沙黃中的一種以上。
所述用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法，具體包括以下步驟：
將熱塑性高分子材料、無機(jī)填料、增塑劑、交聯(lián)劑以及著色劑進(jìn)行混煉，擠出，拉絲，得到用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料。
所述混煉的溫度為80～100℃，所述混煉的時間為1～5h，擠出螺桿的轉(zhuǎn)速為45～105r/min；所述擠出拉絲的溫度為70～90℃。
所述的用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的軟化溫度為40～70℃。
相比與現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點如下：
(1)本發(fā)明的低溫?zé)崴苄圆牧系能浕瘻囟葹?0～70℃，方便模型修整；
(2)本發(fā)明的低溫?zé)崴苄圆牧喜捎昧藷o機(jī)填料，包括建筑廢料、細(xì)沙、細(xì)石、碳酸鈣、高嶺土或鈦白粉中的一種以上，具有環(huán)保，節(jié)能，增韌性能；
(3)本發(fā)明三維打印長60mm寬60mm高40mm壁厚5mm無蓋無底矩形外框，能承受60～80kg的壓力；
(4)本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑，增強(qiáng)熱塑性高分子與無機(jī)材料的復(fù)合效果。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法為：
在密閉干燥的混煉機(jī)中，加入70重量份的分子量為10萬聚己內(nèi)酯，20重量份的建筑廢料(混凝土廢料，其粒徑為1～2mm)，7.5重量份的鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯，2重量份硅烷偶聯(lián)劑(KH550)和0.5重量份的著色劑(鈦白粉)，于85℃混煉2h，擠出速度60r/min，拉絲溫度80℃。所述線材拉伸強(qiáng)度為20MPa，軟化溫度為65℃，密度為1.75g/mL，三維打印長60mm寬60mm高40mm壁厚5mm無蓋無底矩形外框，承壓78kg。
實施例2
一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法為：
在密閉干燥的混煉機(jī)中，加入70重量份的分子量為12萬聚對苯二甲酸乙二醇酯，20重量份的無機(jī)填料(細(xì)沙、細(xì)石中一種以上，粒徑2mm)，4.5重量份的增塑劑(鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯，5重量份的硅烷偶聯(lián)劑(KH570)和0.5重量份的著色劑(三氧化二鐵)，于80℃混煉2h，擠出速度70r/min，拉絲溫度85℃。所述線材拉伸強(qiáng)度為24MPa，軟化溫度為60℃，密度為1.819g/ml，三維打印長60mm寬60mm高40mm壁厚5mm無蓋無底矩形外框，承壓80kg。
實施例3
一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法為：
在密閉干燥的混煉機(jī)中，加入80重量份的分子量10萬聚己內(nèi)酯，20重量份的分子量為8萬聚醋酸乙烯酯，15重量份的高嶺土，1.5重量份的增塑劑鄰苯二甲酸二異丁酯，3重量份的硅烷偶聯(lián)劑(KH570)和0.5重量份的著色劑(鉻黃)，于80℃混煉2h，擠出速度60r/min，拉絲溫度75℃。所述線材拉伸強(qiáng)度為18MPa，軟化溫度為70℃，密度為1.63g/ml，三維打印長60mm寬60mm高40mm壁厚5mm無蓋無底矩形外框，承壓60kg。
實施例4
一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法為：
在密閉干燥的混煉機(jī)中，加入80重量份10萬分子量的聚己內(nèi)酯，20重量份的分子量8萬聚乳酸，15重量份的碳酸鈣，5重量份的增塑劑鄰苯二甲酸二異壬酯，3重量份的硅烷偶聯(lián)劑(KH570)，于80℃混煉2h，擠出速度65r/min，拉絲溫度80℃。所述線材拉伸強(qiáng)度為18MPa，軟化溫度為65℃，密度為1.51g/ml，三維打印長60mm寬60mm高40mm壁厚5mm無蓋無底矩形外框，承壓75kg。
實施例5
一種用于建筑模型制品的低溫?zé)崴苄匀S打印材料的制備方法為：
在密閉干燥的混煉機(jī)中，加入70重量份的分子量8萬聚醋酸乙烯酯，20重量份的分子量8萬聚乳酸，20重量份的鈦白粉(粒徑為800um)，4.5重量份的鄰苯二甲酸二異壬酯，5重量份的硅烷偶聯(lián)劑(KH570)和0.5重量份的著色劑(三氧化二鐵)，于80℃混煉2h，擠出速度100r/min，拉絲溫度90℃。所述線材拉伸強(qiáng)度為17.5MPa，軟化溫度為70℃，密度為1.63g/ml，三維打印長60mm寬60mm高40mm壁厚5mm無蓋無底矩形外框，承壓73kg。