[发明专利]一种3D喷墨打印用墨水及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种3D喷墨打印用墨水及其制备方法。

背景技术

3D喷墨打印是将墨滴喷射到接受介质上形成图像或文字的打印技术(李晓燕，张曙.三维打印成型粉末材料的实验研究[C].2005年中国机械工程学会年会论文集，2005)。3D喷墨打印所需要的墨滴并非由简单的粉末构成，它包括粉末材料以及与之匹配的粘结溶液以及后处理材料(Bredt J.F.，Anderson T.C.，Russell D.B.Three dimensional printing material system and method[P].US：6610429，2003)。为了满足成型要求，需要这考虑粉末及相应粘结溶液的成分和性能。

在3D喷墨技术不断发展的今天，其制约因素逐步凸显，3D喷墨墨水材料的粘度大，阻塞喷墨设备的喷嘴，造成设备损耗，使用期间维护费用高；大粘度的墨水在喷嘴处形成的墨滴体积也较大，图案分辨率随之降低，胶黏剂的粘度也会直接影响到对粉末层的渗透效果；如果墨水粘度较小，滴落在介质表面铺展的形状不容易控制，喷墨实物结构松散。3D喷墨墨滴体积与喷墨后实物有直接关系，3D喷墨墨滴体积越小，打印机分辨率越高，喷墨后所得实物就越细致；墨滴体积越大，精密度越差，实物相对粗糙(Cima M.J.Three-dimensional printing techniques[P].U.S：7049363，2006)。此外，传统的喷墨技术仅依靠重力控制墨滴的滴落，空气流动、表面浸润性等外界因素都会影响所得实物图案的精确度。因此，制备出色彩度好、稳定性高、流变性好、粘度适中的墨水对3D喷墨打印的发展至关重要。

发明内容

本发明提供一种原料成本低，制备便捷、易操作、稳定性高、流变性好、粘度适中的3D喷墨打印用墨水及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明一种3D喷墨打印用墨水，包括以下质量百分比的组分：色母粉25～40％，轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，水5～25％和树脂5～25％。

本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述轻质碳酸钙的粒径小于1μm。

本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述消光剂为金属皂类、体质颜料、蜡和二氧化钛中的一种或几种。

本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述气相二氧化硅粒径小于50nm。

本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述乳化剂为单双甘油酯、二乙酰化酒石酸甘油脂、司盘20、司盘60、吐温20、吐温60和吐温80中的一种或几种。

本发明一种3D喷墨打印用墨水，进一步的，所述树脂为水溶性树脂，为水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂中的一种或几种。

本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌18～30分钟，在真空烘箱中预热，再次进行搅拌形成色浆；

(2)备料：按照以下质量百分比进行备料：轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，树脂5～25％；

(3)搅拌：在色浆中，依次加入轻质碳酸钙、消光剂、气相二氧化硅、乙二醇丁醚、乳化剂和树脂，搅拌。

本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，进一步的，步骤(1)中色母粉与水比例为7：3。

本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，进一步的，所述真空烘箱的温度为45～60℃，预热时间为25～45min。

本发明一种3D喷墨打印用墨水与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)不腐蚀喷头，喷头使用维护费低；

(2)打印清晰、色彩逼真、不扩散；

(3)环保、成本低廉；

(4)易于分散、墨滴性态液体稳定，能存储，不会发生化学变化或变质滋生微生物。

具体实施方式

制备实施例

本发明一种3D喷墨打印用墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备色浆：将色母粉与水混合，搅拌20分钟，在真空烘箱中预热，再次进行搅拌形成色浆；

(2)备料：按照以下质量百分比进行备料：轻质碳酸钙5～10％，消光剂2～10％，气相二氧化硅1～9％，乙二醇丁醚10～25％，乳化剂5～15％，树脂5～25％；