[发明专利]一种木质3D打印粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及木质材料改性领域，具体是一种木质3D打印粉末的制备方 法。

背景技术

国内背景：我国工信部、发改委和财政部亦于2015年2月28日发布了 《关于印发<国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)>的通知》，表 现出我国对该技术的重视。国际背景：3D打印技术近两年来风靡全球，是挑 战极限的新兴技术，并号称引起第三次工业革命。

东北林业大学郭艳玲课题组(张慧,郭艳玲etal.2014)在木塑复合材 料快速原型制造方面研究卓有成效。西安科技大学杨来侠团队(孙国光2008, 杨来侠,池雄飞etal.2009)结合色彩空间的连续过渡理论，这对本申请 专利中的“半彩打印”提供了理论计算依据。国内与木质3D打印耗材相关 的专利申请可查询到2项，主要是木质材料与聚烯烃塑料等材料混合(谢劲 能，祝君2014,殷正福，晏伟，许向东2014)，与本专利思路截然不同。

目前大多数商业3D打印机系统是封闭的，3D打印耗材成为3D打印技术 竞争的人为瓶颈(Dudek2013)。总体可以看出，耗材研发意义大于设备，已 成为各国3D打印竞争的核心技术，耗材决定了成型方式、应用范围，决定 了3D打印的水平。

国际范围内3D打印竞争的核心为耗材的研发，耗材成为3D打印技术发 展的瓶颈。就目前而言，常用粉末堆积成型的主要为石膏粉，木粉不能够直 接应用。

木粉不能直接3D打印，原因是未改性的木粉粒度不均匀、形状易团聚、 流动性差。研磨过后，原级、聚集体、凝聚体和絮凝颗粒型四大类型的颗粒 均存在，造成明显团聚现象，在3D打印过程中是不能自由落下。

热处理改性可以使木粉：粒度均匀、形状分散、流动性好；但存在缺点： 润湿性变差、施胶饱和度降低、密度降低、颜色变深。毛白杨木材经过高温 热处理后，亲水官能团吸光度下降(高伟,李镇etal.2014)。马尾松木材 随着热处理温度的升高和处理时间的延长，木材红外吸收光谱中羟基吸收峰 的强度明显降低(李贤军,刘元etal.2009)。范敏等(范敏,倪欧琪etal. 2014)红木热处理后的吸水率降低。这说明高温热处理后，木粉的润湿性能 下降，这对铺层粉，无色胶水和带有颜色的胶水实现层间粘结是非常不利的。 唐荣强等(唐荣强,鲍滨福etal.2011)研究结果表明，杉木经热处理后颜 色加深。

可以看出，高温热处理的负面影响是不容忽视的。

目前国内外研究存在的问题：

首先是未针对木粉作为3D打印耗材系统研究，木塑复合材料作为耗材 时会涉及木粉，但含量较低；

其次是少有文献针对3D彩色打印粉末进行研究；

然后是3D打印粉末改性复杂，同时使多种化学试剂，对不同性质进行 改性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种木质3D打印粉末的制备方法， 通过将原始木粉颗粒经改性后可用于3D打印技术。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种木质3D打印粉末的制备方法，包括如下操作步骤：

(1)将20～400μm的原始木粉颗粒，在165℃～235℃高温下热处理改性 1～5小时；

(2)再加入疏水型二氧化硅包埋改性热处理后的木粉,疏水型二氧化 硅的加入量为热处理后木粉重量的0.1％～50％，疏水型二氧化硅的比表面积 在0.1m²/g～1200m²/g。

所述原始木粉颗粒为木本植物、草本植物、竹材、藤材中的一种或多种 颗粒。

优选地，疏水型二氧化硅的加入量为热处理后木粉重量的1.5％～10.5％，

优选地，步骤(1)的热处理温度为175℃～195℃：

优选地，疏水型二氧化硅的比表面积在80m²/g～600m²/g。

本发明对原始木粉颗粒的理解是指木材经粉碎后的颗粒，包括不同的形 态、不同尺寸，并且木粉原材料包括木材的木质部、韧皮部、树皮的一种或 多种。

本发明的有益效果是：