[发明专利]一种利用高原红土制备的3D打印覆膜砂

说明书

本发明涉及一种利用高原红土制备的3D打印覆膜砂及其制备方法。该覆膜砂由以下重量份的原料制备而成：改性红土100‑150份，分散剂1‑2份，粘结剂10‑20份，固化剂1‑2份，辅助料2‑3份；其中改性红土由红土、醇溶液、分散剂、偶联剂、催化剂按100‑120:10‑20:1‑2:3‑5:1‑2的质量比制备而成。本发明采用高原红土作为原砂，因高原红土的化学成分以SiO₂、Fe₂O₃和Al₂O₃为主，耐高温性能较强，且自身具有一定的粘结性能；红土中的Fe₂O₃和Al₂O₃在增加3D打印覆膜砂吸收激光能量的同时还可以吸收成型过程中的气体，本发明制得的覆膜砂的发气量小于20ml/g，与常规覆膜砂33ml/g的发气量相比得到了有效的降低，说明本发明的覆膜砂适合于激光烧结快速成型且具有较低的发气量。

技术领域

本发明涉及覆膜砂领域，尤其涉及一种利用高原红土制备的3D打印覆膜砂。

背景技术

覆膜砂是砂粒表面在造型前覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。多采用热法工艺进行制备，把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得到覆膜砂。3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用流体状、粉末状等可固化、粘合、熔合材料，通过逐层固化、粘合、熔合等方式来构造物体的技术。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。3D打印覆膜砂作为3D打印中重要的原材料，其制备方法及产品性能的研究是该领域的研究重点。制备一种性能优异、成本低廉的3D打印覆膜砂是目前亟待解决的首要问题。

高原红土是母岩经历不同程度的红土化作用形成的一种土质层，在不同的地区、不同的母岩以及不同的气候条件下形成了不同类型的红土，但其化学成分均是以SiO₂、Fe₂O₃和Al₂O₃为主，其耐高温性能较强，且其自身具有一定的粘结性能。高原红土来源广泛，成本低廉，将其作为原材料制备3D打印覆膜砂可以有效提高覆膜砂的耐高温性能，同时降低成本提高经济效益。

发明内容

本发明的目的就是提供一种利用高原红土制备3D打印覆膜砂，使制得的覆膜砂在满足相关性能的同时降低了覆膜砂的制备成本。

本发明采用以下技术方案：

一种利用高原红土制备的3D打印覆膜砂，由以下重量份的原料制备而成：改性红土100-150份，分散剂1-2份，粘结剂10-20份，固化剂1-2份，辅助料2-3份；其中：改性红土由酸化后红土、醇溶液、分散剂、偶联剂、催化剂按100-120:10-20:1-2:3-5:1-2的质量比制备而成；粘结剂由溶剂、醋酸纤维素、羟基树脂、引发剂按200-250:100-120:60-100:1-2的质量比制备而成。

上述3D打印覆膜砂的制备方法，包括以下步骤：

(1)红土改性：将红土加入混料机中，控制混料机转速为200-300rpm，再加入浓度为10-15％的弱酸溶液进行浸泡1-2h，之后过滤并用清水洗涤1-2次，再置于高温炉中灼烧，冷却得到酸化后红土；按照改性红土的原料配比将酸化后红土、醇溶液、分散剂、偶联剂、催化剂加入混砂机中，控制混砂机转速100-200rpm，温度100-150℃，混料1-2h，之后待物料冷却至室温后取出，得改性红土；

(2)覆膜砂的制备：将步骤(1)中制得的改性红土加入混砂机中，控制混砂机温度为100-150℃，对改性红土加热1-2h后，加入分散剂，并将粘结剂和固化剂均匀喷洒在物料上，再加入辅助料，待反应完全后停止搅拌，物料冷却、破碎包装，得到覆膜砂。

进一步的，覆膜砂的粒度为150-200目。