本發(fā)明屬于粘結(jié)劑領(lǐng)域，具體涉及一種3d打印粉末用粘結(jié)劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
3d打印是一種快速成型技術(shù)，它綜合了計算機圖形處理、數(shù)字化信息和控制、激光技術(shù)、機電技術(shù)和材料技術(shù)等多項技術(shù)的優(yōu)勢，可將產(chǎn)品的物理形狀通過造型軟件或三維掃描儀轉(zhuǎn)化為三維數(shù)字立體模型，用分層軟件將此模型在z軸離散，形成一系列具有特定厚度的薄層，然后利用各種方法將這一系列薄層逐層堆積起來，最后經(jīng)過適當?shù)暮筇幚矸椒?，得到所需的產(chǎn)品。這種成型方法不需要模具，省去了模具設(shè)計、制造以及合模、脫模等過程，顯著縮短了研發(fā)和制造周期，降低了產(chǎn)品的成本。隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展和應(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，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3d打印能否有更廣泛的應(yīng)用。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(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。
眾多3d打印材料的開發(fā)和使用，不僅拓展了3d打印技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時也促使更多的輔助材料的開發(fā)和生產(chǎn)，如：粘結(jié)劑。粘結(jié)劑作為3d打印技術(shù)中最重要的輔助材料之一，需要具有粘結(jié)強度高、固化速度快、環(huán)保、使用方便等要求。隨著越來越多的粉末材料用于3d打印，粉末材料具備的性能和特點造成目前的粘結(jié)劑大部分不能用于粉末材料的3d打印成型，而且隨著3d打印技術(shù)在日常生活中的普及和應(yīng)用，成型條件和環(huán)保問題成為新的制約因素，因而發(fā)明一種使用條件簡單、健康環(huán)保、粘結(jié)強度高、固化速度快的粘結(jié)劑對3d打印廣泛應(yīng)用于生活的具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種使用條件簡單、環(huán)境污染小、產(chǎn)品性能好，精度高，成型速度快的3d打印粉末用粘結(jié)劑。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑為樹脂粘結(jié)劑，用于3d打印粉末材料的快速成型，在加熱狀態(tài)下快速固化，與粉末顆粒粘連形成整體，高溫后處理得到制品，其各組分按重量份計為：
雙酚a型環(huán)氧樹脂40-60份、固化劑5-10份、增韌劑3-8份、促進劑1-5份、填充劑10-20份、偶聯(lián)劑3-5份、稀釋劑余量。
具體地，所述的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0.41-0.54。
具體地，所述的固化劑為乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或幾種。
具體地，所述的增韌劑為聚硫橡膠、羧基液體丁腈橡膠、聚酰胺樹脂、聚乙烯醇叔丁醛中的一種。
具體地，所述的促進劑為苯酚、氯代酚、間苯二酚、水楊酸中的一種。
具體地，所述的填充劑為氧化鋁、石墨粉、鈦白粉、磁粉一種或幾種。
具體地，所述的偶聯(lián)劑為γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種。
具體地，所述的稀釋劑為丁基縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、1,6-已二醇二縮水甘油醚中的一種。
進一步，所述的一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，直接用于粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用粉末材料分別加入到3d打印機的料槽中，并將打印平臺置于40-80℃的環(huán)境中；4)啟動3d打印機，根據(jù)設(shè)計的數(shù)字模型進行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘結(jié)劑，形成一層粉末一層粘結(jié)劑的交替結(jié)構(gòu)，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的初胚；5)將得到的初胚放入溫度為120-200℃的高溫爐中進一步固化得到產(chǎn)品。
進一步，所述的粉末為金屬粉末、陶瓷粉末中的一種。
本發(fā)明具有的有益效果：
(1)本發(fā)明制備的粘結(jié)劑使用條件簡單、環(huán)境污染小、產(chǎn)品性能好，精度高，粘結(jié)速度快，力學性能好，適用于陶瓷粉末和金屬粉末的3d打印成型。
(2)本發(fā)明原料獲取范圍廣泛，制備方法簡單易行，成本低，有利于市場化的推廣。
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，其各組分按重量份計為：
雙酚a型環(huán)氧樹脂40份，環(huán)氧當量為0.41、乙二胺8份、聚硫橡膠3份、苯酚1份、氧化鋁15份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷4份、丁基縮水甘油醚余量。
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，制備方法包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的丁基縮水甘油醚與雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠、氧化鋁、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的丁基縮水甘油醚用來混溶苯酚和乙二胺，待苯酚乙二胺混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用粘結(jié)劑。
粘結(jié)劑的應(yīng)用：制備的粘結(jié)劑直接用于陶瓷粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用陶瓷粉末材料分別加入到3d打印機的料槽中，并將打印平臺置于40-80℃的環(huán)境中；4)啟動3d打印機，根據(jù)設(shè)計的數(shù)字模型進行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘結(jié)劑，形成一層粉末一層粘結(jié)劑的交替結(jié)構(gòu)，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的初胚；5)將得到的初胚放入溫度為120-200℃的高溫爐中進一步固化得到產(chǎn)品。
實施例2
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，其各組分按重量份計為：
雙酚a型環(huán)氧樹脂50份，環(huán)氧當量為0.45、二乙烯三胺5份、羧基液體丁腈橡膠5份、氯代酚5份、石墨粉10份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份、1,4-丁二醇二縮水甘油醚余量。
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，制備方法包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的1,4-丁二醇二縮水甘油醚與雙酚a型環(huán)氧樹脂、羧基液體丁腈橡膠、石墨粉、γ-氨丙基三乙氧基硅烷在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的丁基縮水甘油醚用來混溶氯代酚和二乙烯三胺，待氯代酚和二乙烯三胺混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用粘結(jié)劑。
粘結(jié)劑的應(yīng)用：制備的粘結(jié)劑直接用于陶瓷粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用陶瓷粉末材料分別加入到3d打印機的料槽中，并將打印平臺置于40-80℃的環(huán)境中；4)啟動3d打印機，根據(jù)設(shè)計的數(shù)字模型進行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘結(jié)劑，形成一層粉末一層粘結(jié)劑的交替結(jié)構(gòu)，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的初胚；5)將得到的初胚放入溫度為120-200℃的高溫爐中進一步固化得到產(chǎn)品。
實施例3
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，其各組分按重量份計為：
雙酚a型環(huán)氧樹脂55份，環(huán)氧當量為0.50、二乙氨基丙胺10份、聚酰胺樹脂8份、間苯二酚3份、鈦白粉15份、3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷5份、乙二醇二縮水甘油醚余量。
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，制備方法包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的乙二醇二縮水甘油醚與雙酚a型環(huán)氧樹脂、羧基液體聚酰胺樹脂、鈦白粉、3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的乙二醇二縮水甘油醚用來混溶間苯二酚和二乙氨基丙胺，待間苯二酚和二乙氨基丙胺混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用粘結(jié)劑。
粘結(jié)劑的應(yīng)用：制備的粘結(jié)劑直接用于金屬粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用金屬粉末材料分別加入到3d打印機的料槽中，并將打印平臺置于40-80℃的環(huán)境中；4)啟動3d打印機，根據(jù)設(shè)計的數(shù)字模型進行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘結(jié)劑，形成一層粉末一層粘結(jié)劑的交替結(jié)構(gòu)，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的初胚；5)將得到的初胚放入溫度為120-200℃的高溫爐中進一步固化得到產(chǎn)品。
實施例4
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，其各組分按重量份計為：
雙酚a型環(huán)氧樹脂60份，環(huán)氧當量為0.54、順丁烯二酸酐6份、聚乙烯醇叔丁醛5份、水楊酸5份、磁粉20份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷4份、1,6-已二醇二縮水甘油醚余量。
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，制備方法包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的1,6-已二醇二縮水甘油醚與雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇叔丁醛、磁粉、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的1,6-已二醇二縮水甘油醚用來混溶間水楊酸和順丁烯二酸酐，待水楊酸和順丁烯二酸酐混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用粘結(jié)劑。
粘結(jié)劑的應(yīng)用：制備的粘結(jié)劑直接用于金屬粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用金屬粉末材料分別加入到3d打印機的料槽中，并將打印平臺置于40-80℃的環(huán)境中；4)啟動3d打印機，根據(jù)設(shè)計的數(shù)字模型進行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘結(jié)劑，形成一層粉末一層粘結(jié)劑的交替結(jié)構(gòu)，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的初胚；5)將得到的初胚放入溫度為120-200℃的高溫爐中進一步固化得到產(chǎn)品。
實施例5
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，其各組分按重量份計為：
雙酚a型環(huán)氧樹脂60份，環(huán)氧當量為0.48、鄰苯二甲酸酐9份、聚乙烯醇叔丁醛3份、苯酚5份、磁粉10份、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷4份、1,6-已二醇二縮水甘油醚余量。
一種3d打印粉末用粘結(jié)劑，制備方法包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的1,6-已二醇二縮水甘油醚與雙酚a型環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇叔丁醛、磁粉、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的1,6-已二醇二縮水甘油醚用來混溶間苯酚和鄰苯二甲酸酐，待苯酚和鄰苯二甲酸酐混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用粘結(jié)劑。
粘結(jié)劑的應(yīng)用：制備的粘結(jié)劑直接用于金屬粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用金屬粉末材料分別加入到3d打印機的料槽中，并將打印平臺置于40-80℃的環(huán)境中；4)啟動3d打印機，根據(jù)設(shè)計的數(shù)字模型進行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘結(jié)劑，形成一層粉末一層粘結(jié)劑的交替結(jié)構(gòu)，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的初胚；5)將得到的初胚放入溫度為120-200℃的高溫爐中進一步固化得到產(chǎn)品。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。