[发明专利]一种内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法

权利要求书

1.一种内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、将原砂和增强增韧聚合物粉末搅拌混合均匀；随后加入固化剂A，并搅拌使固化剂A均匀分散于原砂和增强增韧聚合物粉末中，得到原砂体系；

步骤2、将原砂体系分配至3D打印机铺沙模块中，将液态树脂引入3D打印机喷头中；在3D打印机铺沙模块层层铺沙过程中，3D打印机喷头按照零件截面形状层层喷射液态树脂，在固化剂A作用下，液态树脂发生固化反应，将零件截面上的原砂体系粘结成整体，得到所需砂型；

步骤3、将预先根据施胶方式复配的液态混合物施胶于步骤2制得的砂型的表面；

步骤4、在60～180℃条件下对步骤3得到的砂型进行梯度恒温处理，然后降至室温，使其中的增强增韧聚合物粉末和液态混合物固化为聚合物网，以增强增韧砂型内部和表面，得到内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型。

2.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤1中，增强增韧聚合物粉末的质量是原砂质量的2～42％；固化剂A的质量是原砂质量的0.05～1％。

3.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤1中，原砂的粒径为30目～500目，增强增韧聚合物粉末的粒径不大于原砂的粒径。

4.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤1中，固化剂A以雾化方式加入；原砂和增强增韧聚合物粉末混合的搅拌速度为300～600r/min，时间为1～60min；分散固化剂A的搅拌速度为100～400r/min，时间为1～10min。

5.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述增强增韧聚合物粉末为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物粉末、乙烯-丙烯酸共聚物粉末或低密度聚乙烯粉末中的至少一种；所述固化剂A为强酸水溶液、乌洛托品水溶液、液态有机酸酯、氯化铵水溶液、硫酸铵水溶液、硝酸铵水溶液或磷酸铵水溶液中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤1中，强酸为磷酸、磺酸或硫酸中的至少一种；液态有机酸酯为碳酸丙烯酯、三醋酸甘油酯、乙二醇二醋酸酯或二元酸二甲酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述液态树脂为呋喃树脂、酚醛树脂或脲醛树脂中的至少一种；液态树脂的质量是原砂质量的0.5～5％。

8.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述液态混合物由环氧树脂、增韧剂、稀释剂、固化剂B、固化促进剂和偶联剂复配而成；

液态混合物的组成为：环氧树脂100质量份、增韧剂1～45质量份、稀释剂120～360质量份、固化剂B10～100质量份、固化促进剂2～8质量份、偶联剂1～5质量份；

所述增韧剂为聚硫橡胶；稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯和/或无水乙醇；固化剂B为聚酰胺；固化促进剂为2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

9.根据权利要求8所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，稀释剂中，邻苯二甲酸二丁酯与无水乙醇的质量比为1～5:1～5。

10.根据权利要求1所述的内部和表面同步增强增韧的3D打印砂型的制备方法，其特征在于，步骤4中，梯度恒温处理具体是：先60～100℃处理1～5h，再100℃处理1～3h，然后100～140℃处理1～3h，最终140～180℃处理0.5～4h。