[发明专利]一种3D打印铝粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种3D打印铝粉及其制备方法。

背景技术

近年来，3D打印技术获得了突飞猛进的发展，目前，3D打印技术中常用的材料是塑料材料，利用塑料材料热塑性可熔融的特性，在熔融状态下，从喷头处挤压出来，通过凝固层层叠加最终形成产品。由于塑料材料良好的热流动性、快速冷却粘接性、较高的机械强度，在3D打印制造领域得到快速的应用和发展。然而高分子的3D打印领域仍然面临一系列的问题和挑战，具体表现为：目前的高分子3D打印材料普遍价格高昂；由于需要与特定的打印工艺配合，这些高分子材料的研发通常倾向于牺牲材料本身的力学性能、热稳定性、耐候性等性质，而尽量确保材料的可加工性，因此打印产品的性能与传统制造技术制备的产品有一定差距；对高分子3D打印材料及其打印技术的开发仍处于较为初始且无序的阶段，较少研究深入探索打印材料结构、性质和打印技术的关系，缺乏质量测试程序和方法的开发，同时也很少建立3D打印材料和打印技术相关的规范性标准。

另外也有一些金属粉末作为3D打印原料，主要采用高功率的能量束如激光、电子束作为热源，使粉末材料进行选区熔化，冷却结晶后形成堆积层连续成型，形成最终产品。由于金属粉末熔化温度高，容易氧化，影响制品的强度，且激光熔化后的材料凝固会造成金属体积收缩，造成巨大的材料热应力，严重影响材料强度。另外，由于金属粉末粒径和分布的影响，冷却结晶过程复杂，结晶过程很难定量控制，一旦出现晶体粗大、枝晶等必将造成材料成型后的力学性能降低的问题，最终结果就是关键构件没办法获得实际应用。

因此，当前对高分子3D打印材料及其打印技术的研发，应当逐渐进入标准化、体系化的轨道，完善已有高分子3D打印材料及其打印技术的标准，同时加大原有材料改性和新材料的研究和产业化，努力提升高分子3D打印材料产品的质量并降低成本。

发明内容

本发明为解决现存问题提供了一种3D打印铝粉及其制备方法，采用金属铝粉作为3D打印材料，制备方法简单，而且铝粉的熔点为660度熔化温度高，打印热变形温度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量以及硬度都比普通材料好。

本发明通过以下技术方案来实现的：

一种3D打印材料的铝粉，包括：先将粗铝粉经球磨机粉碎成直径为150-200nm的铝粉球，再通过吸附及化学反应包覆聚甲基丙烯酸甲酯的铝粉，其

具体制备方法为：

(1)在氮气保护下，将粗铝粉在球磨机中球磨，粉碎成细小铝粉，直径为150-200nm，球磨时间为3-5h；将铝粉得的直径研磨至150-200nm，具有很大的比表面积,表面极易吸附包膜材料粒子。

(2)得到的铝粉取60-70重量份、甲基丙烯酸酯0.5-1.0重量份、十二烷基硫酸钠0.01-0.4重量份、过硫酸铵3-5重量份加入反应混合器，并调节PH值至9，向反应混合器通入氮气，温度升至60-70℃，以500-800rpm的高速搅拌分散25-30分钟，反应结束。

(3)将烘干产物放入到索氏提取器中用丙酮索氏提取24h,将溶液减压过滤得到聚甲基丙烯酸酯包覆铝粉颗粒,一种用于3D打印的铝粉。

所述的铝粉直径为150-200nm，是因为直径过小当外界环境超过其临界温度时，将发生剧烈氧化反应，在3D打印过程中为保证材料的流动性需要高温，为避免发生剧烈氧化反应铝粉直径不宜过小，但如果直径过大，一方面影响3D打印效果并造成材料成型后的力学性能降低另一方面包覆甲基丙烯酸甲酯时不宜操作。

所述甲基丙烯酸酯在碱性条件下生成大量的羧基的低聚物会被铝粉颗粒吸附到表面,含有大量羧基,其酸性比碳酸强,能与片状铝粉粒子表面的Al-OH健作用,形成牢固的化学键。

有益效果:

1.采用铝粉作为3D打印材料，热变形温度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量以及硬度，比普通材质增加。

2.粗大的铝粉经过球磨破碎，后成为细球状铝粉，分散性好，活性高、粒度分布均匀，而且不宜氧化使用过程安全。

3.铝粉有高的比表面积和高的化学反应活性，其对所处环境(温度、湿度和产品组分等)十分敏感，通过对铝粉进行表面进一步的修饰包覆聚甲基丙烯酸酯，能进一步有效防止被氧化，从而使铝粉用于3D打印制造具有高流动性和良好的热粘接成型性，力学性能优良。

具体实施方式

实施例1

一种3D打印铝粉，包括：先将粗铝粉经球磨机粉碎成直径为1.75mm的铝粉球，再通过吸附及化学反应包覆聚甲基丙烯酸甲酯的铝粉；