[發明專利]一種3D打印用粘土材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510369622.6
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN105174907A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 陳慶;李興文
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: C04B33/13
• 分類號: C04B33/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種3D打印材料及其制備方法，具體涉及一種3D打印用粘土材料及其制備方法。

背景技術

3D打印技術又稱增材制造技術，是快速成型領域的一種新興技術，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。隨著3D打印技術的發展和應用，材料的發展決定著3D打印能否有更廣泛的應用，材料成為限制3D打印技術未來走向的關鍵因素之一。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細胞生物原料、木質材料以及砂糖等食品材料也在3D打印領域得到了應用。

粘土作為人類應用最早的無機材料之一，具有存量豐富、成本低廉的優點，至今依然是人們生活中應用最多的無機材料，粘土不僅可用于陶瓷材料的燒制，房屋修建、鋪設道路等，還能用于工業，如高分子材料中的填料、廢水的處理、金屬的冶煉等。隨著3D打印技術的發展，各種材料被應用于3D打印，傳統材料的使用方法也發生了改變，3D打印技術的出現，同樣為粘土的使用方法提供了新的思路。在利用3D打印技術成型陶瓷產品的時候，人們使用的3D打印材料都是通過粘土燒制而成的陶瓷粉末，然后通過直接或間接的方法得到陶瓷產品，但陶瓷粉末的制備方法復雜且成本高昂，嚴重阻礙了3D打印技術在陶瓷成型上的發展和應用。粘土本身具有優異的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯體，然后燒結得到陶瓷，但由于工藝、技術的缺陷，成型的陶瓷胚體具有結構簡單，尺寸精度差等缺點，嚴重限制了粘土及其制品在生活中的應用，如果將3D打印技術用于粘土進而成型得到陶瓷，完全可以完善并解決上述的缺陷，因此，將粘土用于3D打印成型對粘土及其制品在生活中的應用具有重要意義和市場價值。

未經過改性處理的粘土材料不適用于3D打印成型，高塑性的粘土力學性能較差，不利于成型過程中的支撐和造型，而力學性能好的粘土粘結性和塑性較差，不利于成型過程中的粘結和擠出，因而，需要對粘土進行改性處理，得到適合用于3D打印技術的粘土材料，是粘土能用于3D打印技術的前提條件。

發明內容

本發明為了擴大3D打印技術在生活中的應用范圍，使粘土材料能用于3D打印技術，對粘土進行改性處理，從而提出一種3D打印用粘土材料及其制備方法。

本發明一種3D打印用粘土材料，其特征在于是粉末狀的粘土混合物，其材料重量份組成如下：

粘土50-65份，

骨料1-20份，

載體20-35份，

浸潤劑10-20份，

增韌劑3-8份，

其中所述的粘土為經過高溫煅燒去除了有機質的細度為800-2000目的高嶺土、蒙脫土中的一種或兩種；所述的骨料為細度為500-2000目的水白云母粉末、蒙脫石粉末、石英粉末和長石粉末中的一種或多種；所述的載體為石蠟、聚乙烯蠟中的一種或兩種；所述的浸潤劑為水與乙醇按1∶2混溶的乙醇溶液；所述的增韌劑為碳化硅晶須、氮化硅晶須、鈦酸鉀晶須、硼酸鋁晶須、氧化鋁晶須、氧化鋅晶須、硫酸鈣晶須中的一種或多種。

上述一種3D打印用粘土材料是通過以下制備方法得到的，其特征在于具體步驟如下：

1、將50-65重量的粘土、1-20重量份的骨料、20-35重量份的載體、10-20重量份的浸潤劑、3-8重量份的增韌劑加入行星式球磨機中進行混合研磨1-2h得到混合物A；

2、將步驟1得到的混合物A放入高溫型捏合機中，在溫度為90-120℃、速度為20-30r/min的條件下進行捏合處理20-30min后出料，室溫冷卻后得到混合物B；

3、將步驟2得到的混合物B用低溫粉碎機進行粉碎處理，粉碎溫度為-5-0℃，粉碎細度為800-1200目，得到一種3D打印用粘土材料。

本發明為了得到適用于3D打印技術的粘土材料，對粘土進行了改性處理：利用載體在高溫下熔融的特性，將粘土包裹在載體中，打印時熔融后可進行成型打印，冷卻后固化定型；加入浸潤劑使粘土塑性更好，能更好的被包覆于載體中；加入了增韌劑，提高了粘土的韌性，3D打印成型時力學性能更好，打印得到的產品韌性也更加優異；采用了行星式球磨機和高溫型捏合機對粘土進行處理，不僅使載體均勻包裹粘土材料，而且各材料之間的縫隙小，密度大，因而收縮率小，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，力學性能好，精度高的優點，適用于3D打印成型技術，促進了3D打印成型技術的推廣應用，具有廣闊的市場前景。

本發明突出的特點和有益效果在于：