一種激光燒結(jié)3d打印用粘土材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種3D打印材料及其制備方法，具體涉及一種激光燒結(jié)3D打印用粘土 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)，是快速成型領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，它是一種以數(shù) 字模型文件為基礎(chǔ)，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(gòu)造物 體的技術(shù)。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用， 材料成為限制3D打印技術(shù)未來走向的關(guān)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(xì)胞 生物原料、木質(zhì)材料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003] 粘土作為人類應(yīng)用最早的無機材料之一，具有存量豐富、成本低廉的優(yōu)點，至今依 然是人們生活中應(yīng)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(shè)道 路等，還能用于工業(yè)，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(shù) 的發(fā)展，各種材料被應(yīng)用于3D打印，傳統(tǒng)材料的使用方法也發(fā)生了改變，3D打印技術(shù)的出 現(xiàn)，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(shù)成型陶瓷產(chǎn)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(chǎn)品，但陶瓷粉末的制備方法復(fù)雜且成本高昂，嚴(yán)重阻礙了3D打印技術(shù)在陶瓷成型上的 發(fā)展和應(yīng)用。粘土本身具有優(yōu)異的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯體，然后燒結(jié)得到 陶瓷，但由于工藝、技術(shù)的缺陷，成型的陶瓷胚體具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸精度差等缺點，嚴(yán)重限 制了粘土及其制品在生活中的應(yīng)用，如果將3D打印技術(shù)用于粘土進(jìn)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(yīng) 用具有重要意義和市場價值。
[0004]未經(jīng)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(xué)性能較差， 不利于成型過程中的支撐和造型，而力學(xué)性能好的粘土粘結(jié)性和塑性較差，不利于成型過 程中的粘結(jié)和擠出，因而，需要對粘土進(jìn)行改性處理，得到適合用于激光燒結(jié)3D打印技術(shù)的 粘土材料，是粘土能用于3D打印技術(shù)的前提條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了擴大3D打印技術(shù)在生活中的應(yīng)用范圍，使粘土材料能用于激光燒結(jié)3D 打印成型技術(shù)，對粘土進(jìn)行改性處理，從而提出一種激光燒結(jié)3D打印用粘土材料及其制備 方法。
[0006] 本發(fā)明一種激光燒結(jié)3D打印用粘土材料，其特征在于是用于激光燒結(jié)3D打印成型 技術(shù)的直徑為90-100μπι的球形粉末狀粘土混合物，是由以下原料制備得到的： 粘土 50-65份， 溶劑 150-200份， 分散劑 5-15份， 乳化劑 5-10份， 其中所述的粘土為經(jīng)過高溫煅燒去除了有機質(zhì)的細(xì)度為800-2000目的高嶺土、蒙脫土 中的一種或兩種;所述的溶劑為硅溶膠溶液、鋁溶膠溶液中的一種或兩種;所述的分散劑為 水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或多種;所述的乳化劑為烷基銨鹽、烷 基磷酸鹽、脂肪醇硫酸鹽、烷基磺酸鹽中的一種或多種。
[0007] 上述一種激光燒結(jié)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、150-200重量份的溶劑、5-15重量份的分散劑加入行星式球磨 機中進(jìn)行混合、分散、研磨1 _2h得到混合溶液A; 2、 在步驟1得到的混合物A中加入5-10重量份的乳化劑，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和500-700r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理20-30min得到混合溶液B; 3、 將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D打 印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。
[0008] 上述一種激光燒結(jié)3D打印用粘土材料的具體制備方法中所述的噴霧干燥機的孔 徑為 100-130μπι。
[0009] 本發(fā)明為了得到適用于激光燒結(jié)3D打印成型技術(shù)的粘土材料，對粘土進(jìn)行了改性 處理:利用無機溶膠的吸附性和荷電性，將粘土吸附在溶膠離子周圍，再通過乳化劑的隔離 乳化作用，將溶膠離子分散成油包水的囊泡結(jié)構(gòu)，最后通過噴霧干燥技術(shù)進(jìn)行干燥處理，得 到球形的粉末狀粘土材料。采用上述改性方法得到的粘土材料具有流動性好，力學(xué)性能好， 精度高的優(yōu)點，適用于激光燒結(jié)3D打印成型技術(shù)，促進(jìn)了3D打印成型技術(shù)的推廣應(yīng)用，具有 廣闊的市場前景。
[0010] 本發(fā)明突出的特點和有益效果在于： 1、本發(fā)明為了將粘土用于3D打印技術(shù)，對粘土進(jìn)行了改性處理，得到了一種適合用于 激光燒結(jié)3D打印成型技術(shù)的粘土材料。
[0011] 2、本發(fā)明提出了對粘土進(jìn)行改性處理的方法，制備得到一種具有流動性好，學(xué)性 能好，精度高的粘土材料。
[0012] 3、本發(fā)明方法制得的產(chǎn)品尺寸精度好，方法簡單可靠，成本低廉。

【具體實施方式】
[0014]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明 的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù) 知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0015] 實施例1 1、將50重量的細(xì)度為2000目的高嶺土、150重量份的硅溶膠溶液、5重量份的水玻璃、加 入行星式球磨機中進(jìn)行混合、分散、研磨2h得到混合溶液A; 2、 在步驟1得到的混合物A中加入10重量份的烷基硫酸銨，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和 500r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理20-30min得到混合溶液B; 3、 將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D打 印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。
[0016] 實施例2 1、 將65重量的細(xì)度為800目的蒙脫土、200重量份的鋁溶膠溶液、15重量份的三聚磷酸 鈉加入行星式球磨機中進(jìn)行混合、分散、研磨lh得到混合溶液A; 2、 在步驟1得到的混合物A中加入5重量份的烷基磷酸鈉，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和 700r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理20min得到混合溶液B; 3、 將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D打 印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。
[0017] 實施例3 1、 將60重量的細(xì)度為1200目的高嶺土、200重量份的硅溶膠溶液、10重量份的六偏磷酸 鈉加入行星式球磨機中進(jìn)行混合、分散、研磨2h得到混合溶液A; 2、 在步驟1得到的混合物A中加入8重量份的脂肪醇硫酸鈉，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和 600r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理30min得到混合溶液B; 3、 將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D打 印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。
[0018] 實施例4 1、 將60重量的細(xì)度為1200目的蒙脫土、150重量份的鋁溶膠溶液、8重量份的焦磷酸鈉 加入行星式球磨機中進(jìn)行混合、分散、研磨1.5h得到混合溶液A; 2、 在步驟1得到的混合物A中加入6重量份的烷基磺酸鈉，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和 650r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理20min得到混合溶液B; 3、 將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D打 印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。
[0019] 實施例5 1、 將55重量的細(xì)度為1500目的高嶺土、180重量份的硅溶膠溶液、15重量份的六偏磷酸 鈉加入行星式球磨機中進(jìn)行混合、分散、研磨2h得到混合溶液A; 2、 在步驟1得到的混合物A中加入9重量份的烷基磷酸鋁，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和 600r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理25min得到混合溶液B; 3、 將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D打 印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。
【主權(quán)項】
1. 一種激光燒結(jié)3D打印用粘土材料，其特征在于是用于激光燒結(jié)3D打印成型技術(shù)的直 徑為90-100μπι的球形粉末狀粘土混合物，是由以下原料制備得到的： 粘土 50-65份， 溶劑 150-200份， 分散劑 5-15份， 乳化劑 5-10份， 其中所述的粘土為經(jīng)過高溫煅燒去除了有機質(zhì)的細(xì)度為800-2000目的高嶺土、蒙脫土 中的一種或兩種;所述的溶劑為硅溶膠溶液、鋁溶膠溶液中的一種或兩種;所述的分散劑為 水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或多種;所述的乳化劑為烷基銨鹽、烷 基磷酸鹽、脂肪醇硫酸鹽、烷基磺酸鹽中的一種或多種;所述一種激光燒結(jié)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、150-200重量份的溶劑、5-15重量份的分散劑加入行星式球 磨機中進(jìn)行混合、分散、研磨1 _2h得到混合溶液A; (2) 、在步驟1得到的混合物A中加入5-10重量份的乳化劑，并采用超聲波進(jìn)行震蕩和 500-700r/min的速度下高速攪拌進(jìn)行乳化處理20-30min得到混合溶液B; (3) 、將步驟2得到的混合溶液B用采用噴霧干燥機進(jìn)行噴霧干燥，得到用于激光燒結(jié)3D 打印成型技術(shù)的球形粉末狀粘土材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光燒結(jié)3D打印用粘土材料，其特征在于其具體制備方 法步驟(3)中所述的噴霧干燥機的孔徑為100-130μπι。
【專利摘要】一種激光燒結(jié)3D打印用粘土材料及其制備方法，本發(fā)明為了得到適用于激光燒結(jié)3D打印成型技術(shù)的粘土材料，對粘土進(jìn)行了改性處理，利用無機溶膠溶液吸附粘土，通過乳化包覆，得到一種球形粉末狀粘土材料，該粘土材料具有流動性好，力學(xué)性能好，精度高的優(yōu)點，適用于激光燒結(jié)3D打印成型技術(shù)，促進(jìn)了3D打印成型技術(shù)的推廣應(yīng)用，具有廣闊的市場前景。
【IPC分類】C04B33/13
【公開號】CN105503146
【申請?zhí)枴緾N201510980943
【發(fā)明人】陳慶, 曾軍堂, 葉任海
【申請人】成都新柯力化工科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月24日