[发明专利]一种流动性良好的3D打印用复合粉体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种流动性良好的3D打印用复合粉体及其制备方法，所述复合粉体由石膏粉末掺入复合红外吸收剂的气相纳米SiO₂得到；所述复合红外吸收剂的气相纳米SiO₂由红外吸收剂与疏水性气相纳米SiO₂充分混合均匀得到；所述石膏粉末与复合红外吸收剂的气相纳米SiO₂质量比为100：0.5～2.0。本发明提供的复合粉体在3D打印的铺平过程更平整、密实，有效避免了铺粉过程中的缺粉现象。此外，红外激光灯照射产生的高温可以将石膏表面的疏水性SiO₂转变为亲水性SiO₂，复合粉体表面的亲水基团更有利于水性固化剂的渗透，从而提高3D打印速度和3D打印石膏层间粘结强度。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种流动性良好的3D打印用复合粉体及其制备方法。

背景技术

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型技术。据统计，目前已经研究出的可以使用在3D打印机上的材料有14种，主要有ABS塑料、PC工程塑料，以及金属粉末、木材、蜡、石膏粉等，在此基础上又可混搭出107种，其中使用粉末微粒作为打印介质打印的模型更精细，最常用的粉末微粒为石膏粉。同时，石膏材料是一种绿色环保的无机胶凝材料，原料来源广泛，凝结时间迅速可控。以石膏原料进行3D打印的方法类似于选择性激光烧结(SLS)过程，但并非用激光烧结材料，而是通过喷头在一层石膏粉末上沉积液体粘合剂，然后再铺一薄层粉末，如此重复，直至粘合最后一层。

在石膏粉体作为打印介质的3D打印过程中，粉末的铺平是其中较为关键的步骤，由于石膏颗粒是微米级的颗粒，有易团聚、吸水性强、流动性差等缺点，在其铺平的过程中易产生堆积、裂缝。因而改善石膏粉末的流动性对其在3D打印过程中具有重要意义。在研究和生产时，通常在粉体中添加适量的助流剂改善粉体的流动性。SiO₂为白色疏松粉末，无臭无味，《中国药典》二部记载，SiO₂主要作为助流剂和助悬剂。对于纳微米颗粒来说，颗粒之间的距离越短，范德华力越大。当助流剂或表面改性剂之类的小颗粒位于两个较大颗粒之间时，范德华力减小。除了减少范德华力外，SiO₂微粒也通过吸附颗粒表面水分而作为流动性增强剂。气相纳米SiO₂是制药行业中最常用的助流剂或流动改性剂之一。然而直接将纳米二氧化硅作为助流剂，亲水性的气相纳米SiO₂由于其纳米效应易团聚，因而将其与粉体混合搅拌时很难均匀分散混合，使助流效果大打折扣。采用疏水性气相纳米SiO₂作为助流剂，可以使其均匀地分散在粉体颗粒的表面，有效地提高粉体的流动性能，但对于石膏粉体来说，在3D打印的应用过程中需要将水性固化剂加入其中，此时石膏颗粒表面的疏水性SiO₂将极不利于水性固化剂的渗入，影响石膏的成型。

由此，采用加入助流剂的方法来增加石膏粉末的流动性是一种简单可靠的方法。在石膏粉末中掺入少量的疏水性气相纳米SiO₂，在搅拌过程中，纳米级的SiO₂颗粒吸附在粒径相对来说较大的石膏颗粒表面，增加石膏颗粒之间的距离，从而减小颗粒间的范德华力，增加石膏粉末的流动性。本发明采用疏水性的二氧化硅作为助流剂可有效改善石膏粉体的流动性。粉末铺平之后，在红外灯的照射下，气相SiO₂表面的疏水基团高温分解，从而由疏水型转变为亲水型，不仅有利于颗粒间水分的吸收，还有利于水性固化剂渗入石膏粉体中，制备得到外观性能良好的3D打印产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种流动性良好的3D打印用复合粉体及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种流动性良好的3D打印用复合粉体，所述复合粉体由石膏粉末掺入复合红外吸收剂的气相纳米SiO₂得到；