一种伊蒙粘土3d打印粉末的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及打印粉末技术领域，具体是一种伊蒙粘土3D打印粉末的制备方法。
【背景技术】
[0002]广西是世界著名的膨胀岩土分布区，其母岩是下第三系那读组粘土页岩。伊蒙粘土的两大特点决定了其在3D打印中的有利价值:S12含量在60%以上，可以很好的改性使其疏水;小于2μπι粘粒含量>40%具备高分散性，同时具备众多纳米级的颗粒，大小颗粒分布范围较广，可以较好的制备微、纳米颗粒。
[0003]自2009年之后，美国开始重视以3D打印为代表的添加制造技术(特别是军方)，3D打印技术路线图的活动主体正在由美国国家科学基金会、海军研究办公室等政府部门转向爱迪生焊接研究所、材料与过程工程促进会等行业机构。欧洲研究人员和企业领导者也将添加制造技术视作一种重要的新兴技术。许多大型合作计划得到了数百万美元的资助，包括“大型航空航天部件快速生产计划” (RAP0LAC)，面向大规模客户定制和药品生产的“自定制” (Custom Fit)计划等。近年来我国积极探索3D打印技术的研发，初步取得成效。清华大学、西安交通大学、华中科技大学、华南理工大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高校，在3D打印设备制造技术、3D打印材料技术、3D设计与成型软件开发、3D打印工业应用研究等方面，开展了积极的探索。
[0004]3D打印技术的局限主要体现在材料上，目前打印材料主要是塑料、树脂和金属，骨骼等有机原料的研究也正在进行并有了初步成果。尽管已经开发了许多应用于3D打印的同质和异质材料，但是开发新材料的需求仍然存在。这种需求包含2个层面，不仅需要对已经得到应用的材料工艺-结构-特性关系进行深刻研究，以明确其优点和限制，还需要开发的测试工艺和方法以扩展可用材料的范围。
[0005]目前尚未见有利用天然的伊蒙粘土制作3D打印材料的相关报道。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种伊蒙粘土3D打印粉末的制备方法，将以伊蒙粘土为主的粉末，经改性后可用于3D打印技术。
[0007]本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
[0008]本发明一种伊蒙粘土3D打印粉末的制备方法，包括如下操作步骤:
[0009](I)将粉碎后的伊蒙粘土加入伊蒙粘土重量的20%?2000%的水、0.1 %?5%的偶联剂，再对混合液进彳丁尚速揽摔均勾;
[0010](2)使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径在48μπι以上的颗粒或杂质；
[0011](3)将过滤后的伊蒙粘土置于400°C?900°C炭化0.1h?12h。
[0012]所述偶联剂为KH550硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、KH570硅烷偶联剂、KH550硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂。
[0013]优选地，步骤(I)中，水的加入量为伊蒙粘土重量的800%?1500%，
[0014]优选地，步骤(I)中，偶联剂的加入量为伊蒙粘土重量的0.7%?2.2 %，
[0015]优选地，步骤(3)中，将过滤后的伊蒙粘土置于650°C?850°C中炭化Ih?4h。
[0016]本发明方法制备得到的粉末，在3D打印前，使用激光衍射粒度分析仪测量粒度测试及形貌;使用静态颗粒图像分析仪测量各种颗粒形状参数;使用霍尔流速计法测试其流动性;使用李氏比重瓶法测量密度和孔隙率;据Washburn方程分析润湿性。打印后，采用固定模型分析其施胶饱和度。
[0017]本发明的有益效果是:
[0018]1.本发明方法将天然的伊蒙粘土经过粉碎、分散、过滤和炭化后，粒径在50μπι以下，并含有部分纳米颗粒，铺层密度高，产品密实性好，力学性能稳定。
[0019]2.本发明得到的粉末接近白色，白度在50度左右，并有较好的疏水性，可以较好的适应3D打印堆积成型的需求，可以使用彩色胶水打印产品，实现全彩或半彩打印。
[0020]3.本发明方法采用的原材料具有疏水性，使打印产品防潮性能好，不易吸水开裂变形。
[0021]4.本发明方法将引发地质灾害的伊蒙粘土变废为宝，发挥其环境友好性特征，极大的提高伊蒙粘土的附加值，拓宽了 3D打印耗材的范畴。
【具体实施方式】
[0022]以下结合具体实施例对本发明方法作进一步的描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0023]实施例1:
[0024]取粉碎后的伊蒙粘土10g，加入100g的水和2.5g的ΚΗ550硅烷偶联剂，再对上述混合液高速搅拌均匀，然后使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径约在48μπι以上的颗粒或杂质，最后将过滤后的伊蒙粘土置于500 V炭化6h。
[0025]经检测，粉末白度为50.3，平均粒径为35.3μπι，标准漏斗流动性时间为6.8s/50g，铺装打印3D产品质量较好。
[0026]实施例2:
[0027]取粉碎后的伊蒙粘土100g，加入20g的水和5g的钛酸酯偶联剂，再对上述混合液高速搅拌均匀，然后使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径约在48μπι以上的颗粒或杂质，最后将过滤后的伊蒙粘土置于900°C炭化0.lh。
[0028]经检测，粉末白度为42.0，平均粒径为46.4μπι，标准漏斗流动性时间为9.2s/50g，铺装打印3D产品质量较好。
[0029]实施例3:
[0030]取粉碎后的伊蒙粘土10g，加入100g的水和0.1g的KH570硅烷偶联剂，再对上述混合液化高速搅拌均匀，然后使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径约在48μπι以上的颗粒或杂质，最后将过滤后的伊蒙粘土置于400°C炭化4h。
[0031 ] 经检测，粉末白度为52.8，平均粒径为31.3μπι，标准漏斗流动性时间为6.5s/50g，铺装打印3D产品质量较好。
[0032]实施例4:
[0033]取粉碎后的伊蒙粘土100g，加入2000g的水和1.5g的KH550硅烷偶联剂，再对上述混合液高速搅拌均匀，然后使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径约在48μπι以上的颗粒或杂质，最后将过滤后的伊蒙粘土置于500 V炭化12h。
[0034]经检测，粉末白度为55.3，平均粒径为28.6μπι，标准漏斗流动性时间为6.3s/50g，铺装打印3D产品质量较好。
[0035]实施例5:
[0036]取粉碎后的伊蒙粘土100g，加入1500g的水和3.5g的KH570硅烷偶联剂，再对上述混合液化高速搅拌均匀，然后使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径约在48μπι以上的颗粒或杂质，最后将过滤后的伊蒙粘土置于700 V炭化3h。
[0037]经检测，粉末白度为55.2，平均粒径为32.6μπι，标准漏斗流动性时间为7.1 s/50g，铺装打印3D产品质量较好。
[0038]将上述材料混匀混合后，按照铺装堆积成型的原理，能够实现3D打印。
[0039]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种伊蒙粘土3D打印粉末的制备方法，其特征在于，该方法包括如下操作步骤: (1)将粉碎后的伊蒙粘土加入伊蒙粘土重量的20%?2000 %的水、0.1 %?5 %的偶联剂，再对混合液进行高速搅拌均匀； (2)使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径在48μπι以上的颗粒或杂质； (3)将过滤后的伊蒙粘土置于4000C?9000C炭化0.1h?12h。2.根据权利要求1所述伊蒙粘土3D打印粉末的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为KH550硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、KH570硅烷偶联剂、KH550硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂。
【专利摘要】本发明公开了一种伊蒙粘土3D打印粉末的制备方法，该方法包括如下操作步骤：(1)将粉碎后的伊蒙粘土加入伊蒙粘土重量的20％～2000％的水、0.1％～5％的偶联剂，再对混合液进行高速搅拌均匀；(2)使用300目的筛网过滤混合液，去除粒径在48μm以上的颗粒或杂质；(3)将过滤后的伊蒙粘土置于400℃～900℃炭化0.1h～12h。本发明将天然的伊蒙粘土经过粉碎、分散、过滤和炭化后，粒径在50μm以下，粉末接近白色，并有较好的疏水性，可以较好的适应3D打印堆积成型的需求。使用本发明粉末打印成型的3D产品颗粒细腻，密实性好，疏水性强，产品力学强度较高，成本较低，发挥了伊蒙粘土环境友好性特征；拓宽了3D打印耗材的范畴；同时，改性工艺简单，易于质量控制和产品推广。
【IPC分类】C04B33/04
【公开号】CN105669160
【申请号】CN201511027140
【发明人】高伟, 韦森林
【申请人】桂林森林美实木家具有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月31日