一种光固化黏土打印材料及其制备方法与流程

本发明涉及光固化黏土技术领域，尤其涉及一种光固化黏土打印材料及其制备方法。

背景技术：

随着三维打印技术的不断发展，黏土材料在三维打印技术的应用越来越广泛，其中光固化成型固化速度快，能量利用率高，有机挥发分少，是一种节能环保高效的固化成型方法。未经处理的黏土材料不适用于3d打印，故市面上出现了专用于3d打印的黏土材料。

中国专利一种3d打印用黏土材料及其制备方法(专利号：cn201710692211.x)公开了一种专用于3d打印的黏土材料，此类黏土材料以高岭土为主要原料，但高岭土的可塑性和粘结性较差，会导致加工得到的产品力学性能较差。

因此，我们提出了一种光固化黏土打印材料及其制备方法用于解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种光固化黏土打印材料及其制备方法。

一种光固化黏土打印材料，由以下重量份的原料组成：高岭土60～75份、球粘土15～25份、氧化锆颗粒5～10份、超细碳纤维5～10份、光固化树脂预聚物25～35份、活性稀释剂20～30份、光引发剂0.15～0.25份、分散剂2.5～5.5份、色素0～10份；

所述光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：环氧树脂40～55份、聚醚丙烯酸酯0～20份、丙烯酸树脂0～18份、聚酯丙烯酸酯0～15份、聚氨酯丙烯酸酯0～15份。

优选的，所述超细碳纤维的直径为5μm～9μm，粉料长度10μm～2500μm。

优选的，所述活性稀释剂为tmpta、tpgda和hdda中的一种。

优选的，所述光引发剂为tpo、tpo-l、819、二芳基碘鎓盐和三芳基硫鎓盐中的一种或几种混合。

一种光固化黏土打印材料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按比例取高岭土、球粘土、氧化锆颗粒，置入粉碎装置中，粉碎至粒度2μm～15μm，得混合微粉；

s2、将混合微粉、光固化树脂预聚物、活性稀释剂、分散剂按比例置入机械搅拌机中，机械搅拌5min～15min，再按比例加入超细碳纤维，机械搅拌15min～30min，然后按比例加入色素，机械搅拌5min～15min；

s3、将s2步骤所得的混合物机械捶打20min～30min；

s4、将s3步骤所得的混合物转移至超声搅拌机中，按比例加入光引发剂，超声搅拌90min～120min，得光固化黏土打印材料；

s5、将制备好的光固化黏土打印材料放置于震动平台上。

优选的，所述s1步骤中，将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度2μm～15μm。

优选的，所述s1步骤中，先将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度175μm～246μm，再用气流粉碎机粉碎至粒度2μm～15μm。

本发明的有益效果是：

1、将高岭土与球粘土复配，提高黏土材料的可塑性和粘结性，同时在黏土中添加氧化锆微粉和超细碳纤维，进一步提高黏土的力学性能。

2、采用机械搅拌和超声搅拌结合的方式对材料进行搅拌，同时保障搅拌效率和混合均匀度，在机械搅拌和超声搅拌之间对混合物进行机械捶打，可减轻黏土微粉团聚现象，提升材料的加工性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一：

一种光固化黏土打印材料，由以下重量份的原料组成：高岭土60份、球粘土25份、氧化锆颗粒7份、超细碳纤维8份、光固化树脂预聚物30份、活性稀释剂25份、光引发剂0.2份、分散剂4.5份、色素2份；

光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：环氧树脂50份、丙烯酸树脂15份、聚酯丙烯酸酯10份。

本实施例中，超细碳纤维的直径在5μm～9μm之间，粉料长度在10μm～2500μm之间，活性稀释剂为tmpta，光引发剂由tpo和三芳基硫鎓盐组成，tpo和三芳基硫鎓盐的重量比为1:4，分散剂为pmaa-nh4。

一种光固化黏土打印材料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按比例取高岭土、球粘土、氧化锆颗粒，置入粉碎装置中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间，得混合微粉；

s2、将混合微粉、光固化树脂预聚物、活性稀释剂、分散剂按比例置入机械搅拌机中，机械搅拌10min，再按比例加入超细碳纤维，机械搅拌25min，然后按比例加入色素，机械搅拌10min；

s3、将s2步骤所得的混合物机械捶打30min；

s4、将s3步骤所得的混合物转移至超声搅拌机中，按比例加入光引发剂，超声搅拌110min，得光固化黏土打印材料；

s5、将制备好的光固化黏土打印材料放置于震动平台上。

本实施例中,s1步骤中，将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间。

实施例二：

一种光固化黏土打印材料，由以下重量份的原料组成：高岭土65份、球粘土22份、氧化锆颗粒7份、超细碳纤维6份、光固化树脂预聚物30份、活性稀释剂25份、光引发剂0.2份、分散剂4.5份、色素2份；

光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：环氧树脂45份、聚醚丙烯酸酯10份、丙烯酸树脂5份、聚酯丙烯酸酯5份、聚氨酯丙烯酸酯5份。

本实施例中，超细碳纤维的直径在5μm～9μm之间，粉料长度在10μm～2500μm之间，活性稀释剂为tpgda，光引发剂由tpo和三芳基硫鎓盐组成，tpo和三芳基硫鎓盐的重量比为5:9，分散剂为pmaa-nh4。

一种光固化黏土打印材料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按比例取高岭土、球粘土、氧化锆颗粒，置入粉碎装置中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间，得混合微粉；

s2、将混合微粉、光固化树脂预聚物、活性稀释剂、分散剂按比例置入机械搅拌机中，机械搅拌10min，再按比例加入超细碳纤维，机械搅拌25min，然后按比例加入色素，机械搅拌10min；

s3、将s2步骤所得的混合物机械捶打30min；

s4、将s3步骤所得的混合物转移至超声搅拌机中，按比例加入光引发剂，超声搅拌110min，得光固化黏土打印材料；

s5、将制备好的光固化黏土打印材料放置于震动平台上。

本实施例中,s1步骤中，将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间。

实施例三：

一种光固化黏土打印材料，由以下重量份的原料组成：高岭土70份、球粘土15份、氧化锆颗粒8份、超细碳纤维7份、光固化树脂预聚物32份、活性稀释剂28份、光引发剂0.22份、分散剂3.5份、色素2份；

光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：环氧树脂45份、聚醚丙烯酸酯10份、丙烯酸树脂5份、聚酯丙烯酸酯5份、聚氨酯丙烯酸酯5份。

本实施例中，超细碳纤维的直径在5μm～9μm之间，粉料长度在10μm～2500μm之间，活性稀释剂为tpgda，光引发剂由tpo和三芳基硫鎓盐组成，tpo和三芳基硫鎓盐的重量比为5:9，分散剂为pmaa-nh4。

一种光固化黏土打印材料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按比例取高岭土、球粘土、氧化锆颗粒，置入粉碎装置中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间，得混合微粉；

s2、将混合微粉、光固化树脂预聚物、活性稀释剂、分散剂按比例置入机械搅拌机中，机械搅拌10min，再按比例加入超细碳纤维，机械搅拌25min，然后按比例加入色素，机械搅拌10min；

s3、将s2步骤所得的混合物机械捶打30min；

s4、将s3步骤所得的混合物转移至超声搅拌机中，按比例加入光引发剂，超声搅拌110min，得光固化黏土打印材料；

s5、将制备好的光固化黏土打印材料放置于震动平台上。

本实施例中,s1步骤中，先将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度在175μm～246μm之间，再用气流粉碎机粉碎至粒度在2μm～15μm之间。

实施例四：

一种光固化黏土打印材料，由以下重量份的原料组成：高岭土70份、球粘土15份、氧化锆颗粒8份、超细碳纤维7份、光固化树脂预聚物32份、活性稀释剂28份、光引发剂0.22份、分散剂3.5份、色素2份；

光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：环氧树脂40份、聚醚丙烯酸酯5份、丙烯酸树脂15份、聚氨酯丙烯酸酯5份。

本实施例中，超细碳纤维的直径在5μm～9μm之间，粉料长度在10μm～2500μm之间，活性稀释剂为hdda，光引发剂由tpo和三芳基硫鎓盐组成，tpo和三芳基硫鎓盐的重量比为5:8，分散剂为pmaa-nh4。

一种光固化黏土打印材料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按比例取高岭土、球粘土、氧化锆颗粒，置入粉碎装置中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间，得混合微粉；

s2、将混合微粉、光固化树脂预聚物、活性稀释剂、分散剂按比例置入机械搅拌机中，机械搅拌10min，再按比例加入超细碳纤维，机械搅拌25min，然后按比例加入色素，机械搅拌10min；

s3、将s2步骤所得的混合物机械捶打30min；

s4、将s3步骤所得的混合物转移至超声搅拌机中，按比例加入光引发剂，超声搅拌110min，得光固化黏土打印材料；

s5、将制备好的光固化黏土打印材料放置于震动平台上。

本实施例中,s1步骤中，先将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度在175μm～246μm之间，再用气流粉碎机粉碎至粒度在2μm～15μm之间。

实施例五：

一种光固化黏土打印材料，由以下重量份的原料组成：高岭土75份、球粘土15份、氧化锆颗粒5份、超细碳纤维5份、光固化树脂预聚物35份、活性稀释剂30份、光引发剂0.25份、分散剂3份、色素2份；

光固化树脂预聚物由以下重量份的原料组成：环氧树脂40份、聚醚丙烯酸酯5份、丙烯酸树脂15份、聚氨酯丙烯酸酯5份。

本实施例中，超细碳纤维的直径在5μm～9μm之间，粉料长度在10μm～2500μm之间，活性稀释剂为hdda，光引发剂由tpo和二芳基碘鎓盐组成，tpo和二芳基碘鎓盐的重量比为5:8，分散剂为pmaa-nh4。

一种光固化黏土打印材料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按比例取高岭土、球粘土、氧化锆颗粒，置入粉碎装置中，粉碎至粒度在2μm～15μm之间，得混合微粉；

s2、将混合微粉、光固化树脂预聚物、活性稀释剂、分散剂按比例置入机械搅拌机中，机械搅拌10min，再按比例加入超细碳纤维，机械搅拌25min，然后按比例加入色素，机械搅拌10min；

s3、将s2步骤所得的混合物机械捶打30min；

s4、将s3步骤所得的混合物转移至超声搅拌机中，按比例加入光引发剂，超声搅拌110min，得光固化黏土打印材料；

s5、将制备好的光固化黏土打印材料放置于震动平台上。

本实施例中,s1步骤中，先将高岭土、球粘土、氧化锆颗粒置入球磨中，粉碎至粒度在175μm～246μm之间，再用气流粉碎机粉碎至粒度在2μm～15μm之间。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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