[发明专利]一种3D打印粉末用粘结剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于粘结剂领域，具体涉及一种3D打印粉末用粘结剂及其应用。

背景技术

3D打印是一种快速成型技术，它综合了计算机图形处理、数字化信息和控制、激光技术、机电技术和材料技术等多项技术的优势，可将产品的物理形状通过造型软件或三维扫描仪转化为三维数字立体模型，用分层软件将此模型在Z轴离散，形成一系列具有特定厚度的薄层，然后利用各种方法将这一系列薄层逐层堆积起来，最后经过适当的后处理方法，得到所需的产品。这种成型方法不需要模具，省去了模具设计、制造以及合模、脱模等过程，显著缩短了研发和制造周期，降低了产品的成本。随着3D打印技术的发展和应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。

众多3D打印材料的开发和使用，不仅拓展了3D打印技术的应用范围，同时也促使更多的辅助材料的开发和生产，如：粘结剂。粘结剂作为3D打印技术中最重要的辅助材料之一，需要具有粘结强度高、固化速度快、环保、使用方便等要求。随着越来越多的粉末材料用于3D打印，粉末材料具备的性能和特点造成目前的粘结剂大部分不能用于粉末材料的3D打印成型，而且随着3D打印技术在日常生活中的普及和应用，成型条件和环保问题成为新的制约因素，因而发明一种使用条件简单、健康环保、粘结强度高、固化速度快的粘结剂对3D打印广泛应用于生活的具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种使用条件简单、环境污染小、产品性能好，精度高，成型速度快的3D打印粉末用粘结剂。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种3D打印粉末用粘结剂，所述粘结剂为树脂粘结剂，用于3D打印粉末材料的快速成型，在加热状态下快速固化，与粉末颗粒粘连形成整体，高温后处理得到制品，其各组分按重量份计为：

双酚A型环氧树脂40-60份、固化剂5-10份、增韧剂3-8份、促进剂1-5份、填充剂10-20份、偶联剂3-5份、稀释剂余量。

具体地，所述的环氧树脂的环氧值为0.41-0.54。

具体地，所述的固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或几种。

具体地，所述的增韧剂为聚硫橡胶、羧基液体丁腈橡胶、聚酰胺树脂、聚乙烯醇叔丁醛中的一种。

具体地，所述的促进剂为苯酚、氯代酚、间苯二酚、水杨酸中的一种。

具体地，所述的填充剂为氧化铝、石墨粉、钛白粉、磁粉一种或几种。

具体地，所述的偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。

具体地，所述的稀释剂为丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚中的一种。

进一步，所述的一种3D打印粉末用粘结剂，直接用于粉末材料的3D打印快速成型，成型步骤为：1)根据需要设计3D打印三维立体结构模型；2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导入3D打印机；3)将本发明粘结剂和需要使用的3D打印用粉末材料分别加入到3D打印机的料槽中，并将打印平台置于40-80℃的环境中；4)启动3D打印机，根据设计的数字模型进行打印，打印原理为先喷洒一层粉末，再喷洒一层粘结剂，形成一层粉末一层粘结剂的交替结构，这样一层一层粘结起来形成所需要的初胚；5)将得到的初胚放入温度为120-200℃的高温炉中进一步固化得到产品。

进一步，所述的粉末为金属粉末、陶瓷粉末中的一种。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明制备的粘结剂使用条件简单、环境污染小、产品性能好，精度高，粘结速度快，力学性能好，适用于陶瓷粉末和金属粉末的3D打印成型。

(2)本发明原料获取范围广泛，制备方法简单易行，成本低，有利于市场化的推广。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种3D打印粉末用粘结剂，其各组分按重量份计为：

双酚A型环氧树脂40份，环氧当量为0.41、乙二胺8份、聚硫橡胶3份、苯酚1份、氧化铝15份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷4份、丁基缩水甘油醚余量。