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一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法

阅读:101发布:2020-05-15

专利汇可以提供一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法,本 发明 为了得到适用于3D打印技术的粘土材料,对粘土进行了改性处理,得到一种粘土材料,该粘土材料具有塑性好,易成型, 力 学性能好, 精度 高的优点,适用于3D打印成型技术,促进了3D打印成型技术的推广应用,具有广阔的市场前景。,下面是一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种用于3D打印的粘土材料,其特征在于是具有塑性的用于3D打印技术的粘稠状粘土混合物,其材料重量份组成如下:
粘土             50-65份,
骨料             1-30份,
润湿剂           30-45份,
增韧剂           3-8份,
增塑剂           5-10份,
其中所述的粘土为经过高温煅烧去除了有机质的细度为800-2000目的高岭土、蒙脱土中的一种或两种;所述的骨料为细度为500-2000目的母粉末、蒙脱石粉末、石英粉末和长石粉末中的一种或多种;所述的润湿剂为水与乙醇按1∶1混溶的乙醇溶液;所述的增韧剂为晶须、氮化硅晶须、晶须、晶须、化铝晶须、氧化锌晶须、硫酸晶须中的一种或多种;所述的增塑剂为甘油、植物油中的一种或多种。
2.根据权利要求1中所述的一种用于3D打印的粘土材料,其特征在于是通过以下制备方法得到的,具体步骤如下:
(1)、将50-65重量的粘土、1-30重量份的骨料加入行星式球磨机中进行混合研磨1-2h得到粘土与骨料的混合物粉末;
(2)、将30-45重量份的润湿剂、3-8重量份的增韧剂、5-10重量份的增塑剂加入到步骤1得到的混合物粉末中,继续在行星式球磨机中进行混合研磨0.5-1h 后出料得到粘稠状粘土混合物;
(3)、将步骤(2)得到的粘稠状粘土混合物放入压型捏合机中,在压力为0.2-0.3Mpa、速度为20-30r/min的条件下进行捏合处理20-30min得到一种用于3D打印的粘土材料。

说明书全文

一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种3D打印材料及其制备方法,具体涉及一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 3D打印技术又称增材制造技术,是快速成型领域的一种新兴技术,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。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。
[0003] 粘土作为人类应用最早的无机材料之一,具有存量丰富、成本低廉的优点,至今依然是人们生活中应用最多的无机材料,粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制,房屋修建、铺设道路等,还能用于工业,如高分子材料中的填料、的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展,各种材料被应用于3D打印,传统材料的使用方法也发生了改变,3D打印技术的出现,同样为粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候,人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末,然后通过直接或间接的方法得到陶瓷产品,但陶瓷粉末的制备方法复杂且成本高昂,严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性,可直接成型制成陶瓷坯体,然后烧结得到陶瓷,但由于工艺、技术的缺陷,成型的陶瓷胚体具有结构简单,尺寸精度差等缺点,严重限制了粘土及其制品在生活中的应用,如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷,完全可以完善并解决上述的缺陷,因此,将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。
[0004] 由于粘土的塑性和学性能是对立的,未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型,高塑性的粘土力学性能较差,不利于成型过程中的支撑和造型,而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差,不利于成型过程中的粘结和挤出,因而,需要对粘土进行改性处理,得到适合3D打印技术的粘土材料,才能将粘土应用于3D打印。

发明内容

[0005] 本发明为了扩大3D打印技术在生活中的应用范围,使粘土材料能用于3D打印技术,从而提出一种用于3D打印的粘土材料及其制备方法。
[0006] 本发明一种用于3D打印的粘土材料,其特征在于是具有塑性的用于3D打印技术的粘稠状粘土混合物,其材料重量份组成如下:粘土            50-65份,
骨料            1-30份,
润湿剂          30-45份,
增韧剂          3-8份,
增塑剂          5-10份,
其中所述的粘土为经过高温煅烧去除了有机质的细度为800-2000目的高岭土、蒙脱土中的一种或两种;所述的骨料为细度为500-2000目的水白母粉末、蒙脱石粉末、石英粉末和长石粉末中的一种或多种;所述的润湿剂为水与乙醇按1∶1混溶的乙醇溶液;所述的增韧剂为晶须、氮化硅晶须、晶须、晶须、化铝晶须、氧化锌晶须、硫酸晶须中的一种或多种;所述的增塑剂为甘油、植物油中的一种或多种。
[0007] 上述一种用于3D打印的粘土材料是通过以下制备方法得到的,其特征在于具体步骤如下:1、将50-65重量的粘土、1-30重量份的骨料加入行星式球磨机中进行混合研磨1-2h得到粘土与骨料的混合物粉末;
2、将30-45重量份的润湿剂、3-8重量份的增韧剂、5-10重量份的增塑剂加入到步骤1得到的混合物粉末中,继续在行星式球磨机中进行混合研磨0.5-1h 后出料得到粘稠状粘土混合物;
3、将步骤2得到的粘稠状粘土混合物放入压力型捏合机中,在压力为0.2-0.3Mpa、速度为20-30r/min的条件下进行捏合处理20-30min得到一种用于3D打印的粘土材料。
[0008] 本发明为了得到适用于3D打印技术的粘土材料,对粘土进行了改性处理:加入乙醇作为粘土的润湿剂,利用乙醇易挥发的特性,在3D打印时,粘土材料中的乙醇挥发,粘土硬化,能提高粘土的力学性能;加入了增韧剂,提高了粘土的韧性,3D打印成型时力学性能更好,打印得到的产品韧性也更加优异;加入了增塑剂,既能起到润湿作用,又能增加粘土塑性;采用了行星式球磨机和压力型捏合机对粘土进行处理,不仅使各材料分散更均匀,而且各材料之间的缝隙小,密度大,因而收缩率小,打印精度高。采用上述改性方法得到的粘土材料具有塑性好,易成型,力学性能好,精度高的优点,适用于3D打印成型技术,促进了3D打印成型技术的推广应用,具有广阔的市场前景。
[0009] 本发明突出的特点和有益效果在于:1、本发明将粘土用于3D打印技术,并对粘土进行了改性处理,得到了一种适合用于3D打印的粘土材料。
[0010] 2、本发明提出了对粘土进行改性处理的方法,制备得到一种具有塑性好,易成型,力学性能好,精度高的粘土材料。
[0011] 3、本发明方法制得的产品尺寸精度好,成型形状容易控制,且方法简单可靠,成本低廉。

具体实施方式

[0012] 以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
[0013] 实施例11、将50重量的800目高岭土、10重量份的500目的水白云母粉末加入行星式球磨机中进行混合研磨1h得到粘土与骨料的混合物粉末;
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