[发明专利]一种石膏打印用无机单组分墨水及其制备方法

说明书

本申请涉及一种石膏打印用无机单组分墨水，包括去离子水、无机溶质、增稠剂、分散剂、促凝剂、表面活性剂、渗透剂和消泡剂，各组分质量比为去离子水70％～85％、无机溶质2％～10％、增稠剂1％～7％、分散剂1％～5％、促凝剂1％～5％、表面活性剂0.5％～2％、渗透剂0.2％～1％、消泡剂0.01％～0.05％。本发明实施例还公开一种石膏打印用无机单组分墨水的制备方法。本方案能够解决目前石膏打印用粘结剂的性能较差的问题。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种石膏打印用无机单组分墨水及其制备方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉状金属、塑料、陶瓷、砂、碳化硅粉、石膏材料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或一些产品的直接制造；该技术由于无需传统建材构建成型的支模过程，因此简化了施工工艺，缩短施工工时。

石膏材料是一种绿色环保的无机胶凝材料，凝结时间迅速可控，完全可以作为3D打印等增材制造技术的原材料。采用石膏粉作为快速成型的材料，具有成型速度快，成型精度和强度好，价格低廉，无毒无污染等优点，而且采用合适的后处理方式，使成型件强度高、不易变形，可以在某些场合替代现有的塑料和树脂模型，作为概念原型、功能测试的原型、模具和功能零件使用，更有利于快速成型技术的推广。

目前，传统粉末3D打印多采用有机粘结剂体系，喷墨墨水材料通常为呋喃树脂、热酚醛树脂等，这种粘合剂体系成本高、气味刺鼻、环境污染严重，对人员身体伤害较大；无机胶黏剂多为双组份甚至三组分的产品；为了保证打印产品表面光洁度及打印的过程的顺畅，粉料一般采用超过200目的细粉；固化剂在与粉料混合过程中，容易发生团聚，无法混合均匀，造成产品无法应用于3D打印技术更高端的方向。

发明内容

基于此，有必要针对目前石膏打印用粘结剂的性能较差的问题，提供一种石膏打印用无机单组分墨水及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明实施例公开一种石膏打印用无机单组分墨水，包括去离子水、无机溶质、增稠剂、分散剂、促凝剂、表面活性剂、渗透剂和消泡剂，各组分质量比为去离子水70％～85％、无机溶质2％～10％、增稠剂1％～7％、分散剂1％～5％、促凝剂1％～5％、表面活性剂0.5％～2％、渗透剂0.2％～1％、消泡剂0.01％～0.05％。

在其中一种实施例中，所述增稠剂包括丙烯酸聚合物、聚氨酯聚合物、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺有机增稠剂、氨基醇络合型钛酸酯、无机水性纳米硅酸镁铝以及无机水性纳米硅酸镁锂的一种或多种。

在其中一种实施例中，所述分散剂包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、甘油、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺以及脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。

在其中一种实施例中，所述促凝剂包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、二水石膏、硝酸钾、硫酸钠、碳酸氢钠、草酸钠和二偏磷酸钙、明矾中的一种或多种。

在其中一种实施例中，所述表面活性剂包括水溶性聚醚、自分散型聚醚、十六烷基苯磺酸钠以及炔二醇改性中的一种或多种。

在其中一种实施例中，所述消泡剂包括硅聚醚消泡剂、聚醚消泡剂、矿物油消泡剂、无硅消泡剂、磷酸三丁酯消泡剂以及酰胺类消泡剂的一种或多种。

在其中一种实施例中，所述渗透剂包括磺化琥珀酸二辛酯钠盐、琥珀酸烷基酯磺酸钠、胰加漂T、氨基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚、磷酸酯类化合物中的一种或多种。

在其中一种实施例中，所述无机溶质包括MXene和硅纳米线，所述MXene与所述硅纳米线的质量比为1：0.1～1：0.3。