一种无机有机复配改性快固材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种无机有机复配改性快固材料，该材料的制备步骤如下：（1）球磨：粉体球磨造粒，将原材料利用球磨机进行球磨；（2）分级:将上述步骤（1）获得的粉体颗粒烘干后进行分级；（3）混配:将步骤（2）中分级获得的500～800目粉体颗粒：800～1000目粉体颗粒：1000目粉体颗粒以下按质量比2～3:3～5:2～5比例混配，同时加入有机改性剂，在混粉机中搅拌2～3小时，混匀烘干后获得本发明产品。本发明中的材料具有颗粒细腻、白度高、流动性好、固化时间短、固化强度高的优势，同时，本发明中的原材料丰富易得，工艺路线简单，材料性能兼具细度与流动性要求，非常适合包括3D打印技术在内的模型制造工艺。
【专利说明】
一种无机有机复配改性快固材料
技术领域
[0001]本发明涉及一种无机有机复配改性快固材料，属于模型制造材料领域。
【背景技术】
[0002]随着时代的发展，尤其是网络信息技术的飞速发展，给我们的生活带来了翻天覆地的变化，网络信息化的时代已经到来。在这一新的时代，最大的特点就是世界的数字化，信息化。就是将生活中的方方面面通过数字化的处理，再经过网络化的传播，令我们的世界更加快捷，更加高效，也更加富有想象力。这一革命最早是从传媒领域开始，接着金融领域，通信领域也逐渐跟进。现在，工业制造领域也在经受着这一潮流的冲击，开始慢慢的进行着自己的变革之路。这其中最鲜明的特点就是增材制造技术的重提和发展。
[0003]增材制造技术俗称3D打印技术，是指采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除、切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。与传统的技术相比，该技术除了可以节省材料，制备复杂零件，快速实现产品等优势以外，还由于该技术可以将信息，材料，生物，控制等技术有机地融合，因此必将在未来具有巨大的发展潜力。
[0004]现阶段，该技术发展迅速，总结起来主要分为几大类:激光熔融烧结，光固化，塑料熔融沉积，粉末粘接等。相对于其他几种技术，基于粉末粘接机理的制造技术具有非常大的应用前景。其原理非常简单，就是将二维打印技术通过逐层叠加的方式实现三维制造的效果，介于其发端于二维平面打印技术的特点，粉末粘接型3D打印机是目前为止唯一可以实现全彩色3D打印的技术，广泛应用在对色彩要求较高的领域，如工业设计，艺术品设计，3维摄影等领域。其实现全彩色3D打印的原理与2D全彩色打印十分类似，甚至某些零件都可以相互通用，极大地方便了这一技术的发展。全彩3D打印与2D全彩打印最大的区别在于打印介质的不同。2D打印使用的介质通常为纸张，而全彩3D打印其介质为具有特殊性能的粉体，由于工艺的需要，对粉体的各项性能提出了以下要求:I)白度:为了实现各种色彩的显色效果，需要粉体介质具有较高的白度;2)细度:粉体细度决定了3D打印产品的细腻程度，颗粒度越大，产品外观越粗糙，反之，产品外观越细腻;3)流动性:由于打印过程涉及到粉体的逐层铺展，因此对产品的流动性提出了较高的要求，流动性不好，容易造成产品的缺陷；4)强度:产品强度涉及到其应用领域，强度越高应用范围越广。
[0005]该项技术是上世纪80年代由美国麻省理工学院学院的学生保罗-威廉姆斯和他的导师伊莱-萨克斯教授发明的，由于起步较早，美国相关公司积累丰富的经验，但是由于大部分开发人员主要关注在设备制造，自动化实现上，而在打印介质的开发上投入不够，而且尤其缺乏材料领域的专家从事此项研究，因此所提供的粉体性能不论从白度，细度，还是强度上都不是很理想。
[0006]国内相关研究也渐渐开始，专利CN102093646B提出了一些制备这种粘接打印粉体的方法，但是其工艺复杂，设备要求高，而且中间过程涉及各种溶剂，一方面成本较高，另一方面具有环境污染的风险，而且该专利中并没有具体涉及一些关键参数的控制，其产品稳定性具有很大问题。专利CN103936392A虽然也是粉末增材制造相关，但是其涉及概念是从另外的角度出发，粉体通过喷嘴喷出或流出，而且该专利中只是提出了一种概念，并未实现真正的产品。另外，该专利中提到粉体粒径控制在0.4?0.9um，该范围颗粒由于分子间力作用影响较大，极易团聚严重影响其流动性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种无机有机复配改性快固材料，以便能够更好地应用于3D打印领域，改善使用性能。
[0008]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0009]一种无机有机复配改性快固材料，采用精确设计各颗粒度之间的颗粒级配，并结合适当的改性剂，制备出细度高、流动性好、强度大的改性粉体，该材料的制备步骤如下:
(1)球磨:粉体球磨造粒，将原材料利用球磨机进行球磨，球磨过程中同时添加球磨助剂，球磨机转速控制在5000?10000转/分钟；
(2)分级:将上述步骤(I)获得的粉体颗粒烘干后进行分级，将步骤(I)获得的粉体颗粒利用颗粒分级机按500目、800目和1000目三个等级进行分级处理；
(3)混配:将步骤(2)中分级获得的500?800目粉体颗粒:800?1000目粉体颗粒:1000目粉体颗粒以下按质量比2?3:3?5: 2?5比例混配，同时加入有机改性剂，在混粉机中搅拌2?3小时，混匀烘干后获得本发明产品。
[0010]进一步地，步骤(I)中，球磨的原材料是硬石膏、a-半水石膏、b-半水石膏、硅酸钙或者陶瓷粉体中的一种或者几种。
[0011]进一步地，步骤(I)中，球磨助剂是聚乙二醇、三乙醇胺、甘油或者甲基硅油中的一种或者几种。
[0012]进一步地，步骤(I)中，球磨助剂占原材料质量比为3?8%，球磨时间为2?3小时。
[0013]进一步地，步骤(2)中，所使用的颗粒分级机为振动筛或者气体分级机，使用振动筛时若加工1min粉体质量没有发生明显变化则视为筛分完全;使用气流分级机则根据具体粉体设定参数。
[0014]进一步地，步骤(3)中，所使用的有机改性剂是PMC、环糊精、CMC或者PVP中的一种或者几个。
[0015]进一步地，步骤(3)中，所使用的混料机的搅拌速度控制在1000转/分钟。
[0016]该发明的有益效果在于:本发明中的材料具有颗粒细腻、白度高、流动性好、固化时间短、固化强度高的优势，同时，本发明中的原材料丰富易得，工艺路线简单，材料性能兼具细度与流动性要求，非常适合包括3D打印技术在内的模型制造工艺。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便更好的理解本发明。
[0018]实施例1
取I个单位质量硬石膏粉体，加入球磨机，并加入0.04个单位质量的球磨助剂三乙醇胺，启动球磨机球磨2小时，粉体取出后在烘箱中烘干I小时。随后，将经过烘干后的样品，放在振动筛中进行分级，所选筛网分别为500目、800目、1000目。取0.2单位质量800目筛上，0.5单位质量1000目筛上，0.3单位质量1000目筛下的粉体进行混配，混配在普通粉体搅拌机中进行，搅拌速度控制在1000转/分钟。搅拌同时，加入0.08单位质量的环糊精作为有机改性剂，搅拌时间2小时。取出烘干即可使用。
[0019]实施案例2
取I个单位质量硬石膏粉体，加入球磨机，并加入0.06个单位质量的球磨助剂聚乙二醇，启动球磨机球磨2小时，粉体取出后在烘箱中烘干I小时。随后，将经过烘干后的样品，放在振动筛中进行分级，所选筛网分别为500目，800目，1000目。取0.3单位质量800目筛上，
0.3单位质量1000目筛上，0.4单位质量1000目筛下的粉体进行混配，混配在普通粉体搅拌机中进行，搅拌速度控制在1000转/分钟。搅拌同时，加入0.06单位质量的CMC作为有机改性剂，搅拌时间3小时。取出烘干即可使用。
[0020]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种无机有机复配改性快固材料，其特征在于:采用精确设计各颗粒度之间的颗粒级配，并结合适当的改性剂，制备出细度高、流动性好、强度大的改性粉体，该材料的制备步骤如下: (1)球磨:粉体球磨造粒，将原材料利用球磨机进行球磨，球磨过程中同时添加球磨助剂，球磨机转速控制在5000?10000转/分钟； (2)分级:将上述步骤(I)获得的粉体颗粒烘干后进行分级，将步骤(I)获得的粉体颗粒利用颗粒分级机按500目、800目和1000目三个等级进行分级处理； (3)混配:将步骤(2)中分级获得的500?800目粉体颗粒:800?1000目粉体颗粒:1000目粉体颗粒以下按质量比2?3:3?5: 2?5比例混配，同时加入有机改性剂，在混粉机中搅拌2?3小时，混匀烘干后获得本发明产品。2.根据权利要求1所述的无机有机复配改性快固材料，其特征在于:所述步骤(I)中，球磨的原材料是硬石膏、a-半水石膏、b-半水石膏、硅酸钙或者陶瓷粉体中的一种或者几种。3.根据权利要求1所述的无机有机复配改性快固材料，其特征在于:所述步骤(I)中，球磨助剂是聚乙二醇、三乙醇胺、甘油或者甲基硅油中的一种或者几种。4.根据权利要求1所述的无机有机复配改性快固材料，其特征在于:所述步骤(I)中，球磨助剂占原材料质量比为3?8%，球磨时间为2?3小时。5.根据权利要求1所述的无机有机复配改性快固材料，其特征在于:所述步骤(2)中，所使用的颗粒分级机为振动筛或者气体分级机，使用振动筛时若加工1min粉体质量没有发生明显变化则视为筛分完全;使用气流分级机则根据具体粉体设定参数。6.根据权利要求1所述的无机有机复配改性快固材料，其特征在于:所述步骤(3)中，所使用的有机改性剂是PMC、环糊精、CMC或者PVP中的一种或者几个。7.根据权利要求1所述的无机有机复配改性快固材料，其特征在于:所述步骤(3)中，所使用的混料机的搅拌速度控制在1000转/分钟。
【文档编号】C04B28/18GK105924116SQ201610288204
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】陈炳地, 夏庆锋, 郑庆刚, 陈国涛
【申请人】苏州奥茵三维打印科技有限公司