[發明專利]一種多組分3D打印擠出成型材料

有效

• 申請號: 201810199204.0
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108409311B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 楊道媛;滕儀賓;劉瑩;梁威威
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C04B35/101
• 分類號: C04B35/101;C04B35/04;C04B35/14;C04B35/185;C04B35/443;C04B35/48;C04B35/482;C04B35/565;C04B35/584;C04B35/66;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;付艷麗

本發明提供一種多組分3D打印擠出成型材料，所述成型材料由N種組分混配而成且N≥2，所述N種組分均包括耐火材料粉、分散劑和水，且N種組分中的至少一種還包括調凝劑，N種組分中的任m種組分還包括粘結劑，其余N?m種組分中的至少一種組分還包括固化劑。本發明不僅能夠延長成型材料的保質期，而且能夠提供不同固化時間或不同溫度條件應用的系列產品。

技術領域

本發明屬于3D打印材料技術領域，具體涉及一種多組分3D打印擠出成型材料。

背景技術

快速成型，也被稱為增材制造，基本原理是基于電腦和互聯網的數字化立體技術，將一項設計物品轉化為3D數字模型，然后采用分層加工、疊加成形，即通過逐層增加材料來打印成3D實體，由此把計算機上的藍圖變成實物，在成本、速度和精確度上都遠勝于傳統制造技術，尤其適合于個性化定制。

耐火材料的3D打印成型技術包括激光選區燒結成型技術、光固化快速成型技術、融化沉積成型技術、自由擠出成型技術等。自由擠出成型技術指通過機械壓力或氣壓將物料擠出，并隨著三維運動沉積到指定位置，這項技術要求物料能夠連續擠出，并在適當的時間內固化，使得擠出后的材料能在一定的跨度上維持形狀，滿足耐火材料制備過程中形狀設計個性化的需求。

但是，由于耐火材料的結構和其鍵性的原因，致使耐火材料本身的塑性較差，通常無法直接用于3D打印擠出成型，且沉積后難以維持形狀，因此耐火材料在用于3D打印時，通常需要加入助劑配成3D打印成型材料，但是助劑的加入卻不利于成型材料的長期儲存。

專利CN106810200A公開了一種雙組分陶瓷3D打印擠出成型材料，材料組分包括A組分和B組分，其中A組分為陶泥與粘接劑的混合物，B組分為陶泥與固化劑的混合物；材料形狀為漿料；打印時，將陶瓷漿料A組分和B組分混料打印陶瓷坯體即可，該專利將成型材料分成兩個組分分別制作保存，延長了材料的保存時間，而打印時則加速了產品的固化，提高了打印的速度。但是產品形式單一，不能滿足3D打印中的多種工藝要求。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，提供一種多組分3D打印擠出成型材料，不僅能夠延長成型材料的保質期，而且能夠提供不同固化時間或不同溫度條件應用的系列產品。

本發明采用如下技術方案：

一種多組分3D打印擠出成型材料，所述成型材料由N種組分混配而成且N≥2，所述N種組分均包括耐火材料粉、分散劑和水，且N種組分中的至少一種還包括調凝劑，N種組分中的任m種組分還包括粘結劑，其余N-m種組分中的至少一種組分還包括固化劑，即粘結劑和固化劑不能同時用于同一組分中。具體到各組分中，為保證各組分良好的分散和成型效果，當含有某種成分時，該成分優選以下用量，在任一組分中，以該組分的總重計，粘結劑4％-6％，分散劑0.16％-1％，調凝劑0.01％-0.08％，固化劑0.01％-0.08％，水7％～20％，余量均為耐火材料粉；且當粘結劑和分散劑同時用在同一組分中時，當粘結劑用量較多時，分散劑用量可有所減少；如無特別說明，本發明所涉及百分比均為重量百分比。

優選地，所述耐火材料粉包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅、氮化硅、碳化硅、莫來石、鎂鋁尖晶石，鋯剛玉、礬土或鎂砂中的一種或多種，具體到耐火材料粉的配合比例，本領域技術人員可以根據耐火材料的性能要求進行靈活調整。

優選地，所述耐火材料粉采用級配構成。

優選地，所述級配的具體方法為：在1000重量份的耐火材料粉中，

粒度0.5-1mm 200-300份；

粒度30-200μm 250-350份；

粒度5-10μm 100-200份；

粒度1.2-3μm 200-350份。

優選地，N種組分混配時，任兩組分之間的重量比為1∶1～1.5。