[发明专利]一种3D打印发泡材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及3D打印材料技术领域，具体涉及一种3D打印发泡材料及其制备方法。

【背景技术】

3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有黏合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。

目前3D打印主要包括熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、选择性激光烧结成型(Selective Laser Sintering，SLS)、光固化成型(stereo lithography apparatus，SLA)、分层实体成型(Laminated Object Manufacturing，LOM)等技术，其中FDM发展最快，应用最多。FDM是指丝状热塑性材料由送丝机构送进喷头，在喷头中加热到熔融态，经喷嘴挤出。熔融态的丝状材料被挤压出来，按照三维软件的分层数据控制的路径挤压并在指定的位置凝固成型，逐层沉积凝固，最后形成整个三维产品。FDM的操作环境干净、安全，工艺简单、易于操作，且不产生垃圾，因此大大拓宽了操作场合。其所用原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。

目前,3D打印技术已经运用到运动鞋的制作方面，不但可以大大提高生产的效率，还可以根据每个用户的脚量身制作，有着很好的市场前景，但由于3D打印材料研究的滞后，市场上可选的材质有限，且现有的打印材料通过3D打印出来的鞋底在耐磨性、软硬舒适性等附加功能方面还有待提高。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种3D打印发泡材料及其制备方法，本发明制备得到采用可以用于3D打印制运动鞋，具有较好的耐磨性、弹性，且硬度适中。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种3D打印发泡材料，是由以下重量份的原料制成的：乙烯-醋酸乙烯共聚物80-100份，乙烯-辛烯共聚物15-25份，轻质碳酸钙45-55份，耐磨剂5-8份，发泡剂6-10份，γ-氯丙基三乙氧基硅烷4-6份，环烷油6-9份，发泡助剂3-5份，抗氧化剂1-2份。

优选地，乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量为20％；发泡剂为对偶氮二甲酰胺；所述发泡助剂按重量份是由3-5份木薯全粉、6-9份乙酰化单甘油脂肪酸酯、1-2份海藻酸钠硫酸酯组成。

优选地，所述耐磨剂由下述方法制备：将密炼机升温至330-350℃，然后在20-30重量份的聚四氟乙烯微粉中加入3-8重量份羰基铁、6-9重量份耐磨炭黑和2-4份硅烷偶联剂，混匀后放入密炼机，以150-200r/min的速度密炼20-30min后，放置12-20h，然后在平板硫化机上在温度为170-185℃、压力为10-20MPa的条件硫化10-20min，得到耐磨剂。

优选地，抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚或硫代月桂酸酐。

上述的3D打印发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份准备好所有原料；

(2)将发泡剂与发泡助剂混合，加入一定量的水使发泡剂与发泡助剂完全润湿，采用搅拌机在100-200r/min的转速下搅拌20-35min，然后用造粒机制成粒径为20-50目的粉粒，得发泡原料A；

(3)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、轻质碳酸钙在高速混合机中以1000-1200r/min的转速混合10-15分钟，然后加入环烷油、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、抗氧化剂、耐磨剂以300-400r/min的转速混合10-15分钟，然后升温至80-95℃后加入发泡原料A，混匀后在双螺杆挤出机中挤出，控制双螺杆挤出机内温度在120℃-200℃之间，转速为200-600r/min，并通过切粒机造粒；然后通过单螺杆挤出机挤出拉丝，所得拉丝即为3D打印发泡材料，可用于3D打印发泡鞋底。

该3D打印发泡材料在打印时，控制熔融温度为190-220℃，在此温度下保持10-20min后经打印机的喷嘴喷出，打印完成后，置于200±2℃的恒温烘箱中后发泡20-30min后，取出自然冷却即得所要打印的产品。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：