[发明专利]一种新型3D打印用塑料粘土材料

说明书

【技术领域】

本发明属于3D打印用材料制备技术领域，具体涉及一种新型3D打印用塑料粘土材料。

【背景技术】

3D打印技术又称增材制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着3D打印技术的发展和应用，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。

粘土作为人类应用最早的无机材料之一，具有存量丰富、成本低廉的优点，至今依然是人们生活中应用最多的无机材料，粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制，房屋修建、铺设道路等，还能用于工业，如高分子材料中的填料、废水的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展，各种材料被应用于3D打印，传统材料的使用方法也发生了改变，3D打印技术的出现，同样为粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候，人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末，然后通过直接或间接的方法得到陶瓷产品，但陶瓷粉末的制备方法复杂且成本高昂，严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯体，然后烧结得到陶瓷，但由于工艺、技术的缺陷，成型的陶瓷胚体具有结构简单，尺寸精度差等缺点，严重限制了粘土及其制品在生活中的应用，如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷，完全可以完善并解决上述的缺陷，因此，将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。

未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型，高塑性的粘土力学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型，而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差，不利于成型过程中的粘结和挤出，因而，需要对粘土进行改性处理，得到适合用于3D打印技术的粘土材料，是粘土能用于3D打印技术的前提条件。

塑料是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。塑料制品的生产工艺有中空吹塑、注塑和挤出等，其产品形式包括了各种容器、网、打包带、电缆覆层、管材、异型材、片材等。

把废弃塑料作为制备3D打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用。

【发明内容】

本发明提供一种新型3D打印用塑料粘土材料，以解决未经过改性处理的粘土材料学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型，以及3D打印材料生产成本高、废弃塑料污染环境等问题，本发明把废弃塑料、矿渣作为制备3D打印材料的原料，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用；本发明的新型3D打印用塑料粘土材料具有塑性好，易成型，力学性能好，精度高的优点，适用于3D打印成型技术，促进了3D打印成型技术的推广应用，具有广阔的市场前景。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种新型3D打印用塑料粘土材料，以重量份为单位，由以下原料制成：高岭土42-60份、矿渣12-20份、废弃塑料22-30份、加成剂8-15份、胶黏剂12-18份；

所述加成剂以重量份为单位，由以下原料制成：发生剂1-2份、偶联剂1-2份、相容剂1-2份、抗氧化剂0.6-1.5份、安定剂0.6-1.5份、架桥剂0.6-1.5份、调节剂0.4-1份、强化剂0.4-1份、聚凝剂0.4-1份、增韧剂0.4-1份、增塑剂0.4-1份、增稠剂0.4-1份、抗霉剂0.2-0.5份、稳定剂0.3-0.5份、终止剂0.3-0.5份；

所述胶黏剂以重量份为单位，由以下原料制成：木薯淀粉4-5份、己二酸二甲酯2-4份、二甲基乙酰胺2-3份、氢氧化钠1-2份、环氧氯丁烷3-4份；

所述新型3D打印用塑料粘土材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：取pH为8-11，含水量≤8%的高岭土粉碎过100-200目筛子，制得高岭土粉；

S2：将矿渣粉碎过100-200目筛子，制得矿渣粉；

S3：将步骤S1制得的高岭土粉、步骤S2制得的矿渣粉、废弃塑料碎粒混合后在温度≤-60℃下粉碎4-6h，过80-100目筛子，制得的混合物Ⅰ；