一种3d打印玻璃材料用粘结剂及其应用
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种3D打印材料用粘结剂及其应用，具体涉及一种3D打印玻璃材料用粘结剂及其应用。
【背景技术】
[0002]3D打印技术又称增材制造技术，是快速成型领域的一种新兴技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。随着3D打印技术的发展和应用，材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料、玻璃材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。
[0003]众多3D打印材料的开发和使用，不仅拓展了3D打印技术的应用范围，同时也促使更多的辅助材料的开发和生产，如:粘结剂。粘结剂作为3D打印技术中最重要的辅助材料之一，需要具有粘结强度高、固化速度快、环保、使用方便等要求。随着越来越多的新材料用于3D打印，新材料具备的性能和特点造成目前的粘结剂大部分不能用于新材料的3D打印成型，而且随着3D打印技术在日常生活中的普及和应用，成型条件和环保问题成为新的制约因素，因而发明一种使用条件简单、健康环保、粘结强度高、固化速度快的粘结剂对3D打印广泛应用于生活的具有重要意义。
[0004]玻璃材料是目前实验室正在使用的一种用于3D打印的新型材料，该材料具有广泛的应用价值，能借助于3D打印技术在日常生活中得到广泛的应用，具有广阔的市场。目前玻璃材料3D打印多为间接成型，将玻璃粉末或玻璃纤维与其他可塑性材料进行混合通过熔融堆积成型，制备得到的产品具有玻璃的某些性能，但并不是纯玻璃材料，耐腐蚀性和硬度等都与纯玻璃制品相差较大，不利于在生活中广泛的推广应用。中国专利公开号为CN103935036A公开了一种使用光敏溶胶粘结剂的粉末3D打印方法，该方法中采用了光敏溶胶粘结剂，能快速对粉末材料进行粘结成型，但不适于纯玻璃材料粘结成型，因此，发明一种粘结剂能将纯玻璃材料粘结成型并应用于3D打印成型技术得到产品，产品性能好，精度高，成型速度快，将极大的促进3D打印成型技术在玻璃材料上的应用和3D打印成型在生活中的推广，具有广阔的市场前景。
【发明内容】
[0005]本发明针对目前纯玻璃材料不能直接应用于3D打印技术而制得产品的缺点提出了一种3D打印玻璃材料用粘结剂及其应用。
[0006]本发明一种3D打印玻璃材料用粘结剂，其特征在于为油状，用于3D打印玻璃材料的快速成型，在紫外光照射下快速固化，将玻璃粉末进行粘结成型同时结合形成整体，其各组分按重量份计为:
基体材料45-55份， 固化剂25-35份，
引发剂5-8份，
活性剂5-10份，
碳酸钠3-5份，
其中所述的基体材料为聚合度为5-20的聚二甲基硅氧烷、聚环甲基硅氧烷、聚氨基硅氧烧、聚甲基苯基娃氧烧、聚酿聚娃氧烧中的一种或多种;所述的固化剂为娃酸纳、娃酸招、硅酸钾、氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸镁中的一种或多种;所述的引发剂为酰基膦氧化物、六氟磷酸盐中的一种或多种;所述的活性剂为对甲基苯磺酰氯、1-氯四唑、二环己基碳二亚胺的一种或多种。
[0007]上述一种3D打印玻璃材料用粘结剂，其具体制备方法:将25-35重量份的固化剂，5-8份重量份的引发剂，5-10份重量份的活性剂和3-5重量份的碳酸钠加入到45-55重量份的基体材料中，采用超声波震荡分散溶解配制成粘结剂。
[0008]本发明一种3D打印玻璃材料用粘结剂的应用，其特征在于直接用于玻璃粉末材料的3D打印快速成型，成型条件为常温常压，紫外光照射，成型步骤为:I)根据需要设计3D打印三维立体结构模型；2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导入3D打印机;3)将本发明粘结剂和需要使用的3D打印用玻璃粉末材料分别加入到3D打印机的料槽中；4)启动3D打印机，根据设计的数字模型进行打印，打印原理为先喷洒一层玻璃粉末，再喷洒一层粘结剂，形成一层玻璃粉末一层粘结剂的交替结构，同时用紫外光进行照射，粘结剂在紫外光的照射下快速固化将上下两层的玻璃粉末粘结成为一个整体，这样一层一层粘结起来形成所需要的玻璃产品初胚;5 )将得到的产品初胚放入温度为1250-1450°C的温度下进行烧结l_2h冷却取出;6)将烧结后的产品初胚进行打磨抛光处理，得到玻璃产品。
[0009]在上述一种3D打印玻璃材料用粘结剂的应用中，其中所述的玻璃粉末材料为直径为20-100μπι的球形的硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃中的一种。
[0010]本发明不仅利用引发剂能在紫外光的照射下释放活性离子，引发固化剂和基体材料的交联反应的原理，还利用活性剂能激发玻璃粉末的表面活性的作用，使固化剂、基体材料、玻璃粉末三者之间形成部分稳定的S1-0、S1-F、Al-0等化学键，使粘结剂与玻璃粉末连接成为一个整体，具有优异的成型效果，再经过高温烧结，去除粘结剂中的有机成分，粘结剂转化成玻璃，并使粘结剂与玻璃粉末直接形成大量的S1-0、S1-F、Al-0等化学键，从而与玻璃粉末形成整体，不分彼此;本发明粘结剂应用于3D打印玻璃粉末材料的粘结成型，使用方法简单，能快速高效的对玻璃粉末材料进行粘结，烧结后得到玻璃制品，将极大的促进玻璃材料3D打印成型在生活中的推广应用，具有广阔的市场前景。
[0011]本发明突出的特点和有益效果在于:
1、本发明粘结剂在紫外光照射和常温常压的条件下，能使固化剂、基体材料、玻璃粉末三者之间形成稳定的S1-0、S1-F、Al-0等化学键，将粘结剂与玻璃粉末连接成为一个整体。
[0012]2、本发明粘结剂应用于玻璃粉末3D打印成型后，经高温烧结，得到纯玻璃制品，性能好，应用范围广。
[0013]3、本发明粘结剂使用方法简单，能快速高效的对玻璃粉末材料进行粘结，将极大的促进玻璃材料3D打印成型在生活中的推广应用，具有广阔的市场前景。
【具体实施方式】
[0014]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
[0015]实施例1
粘结剂配制:将25重量份的硅酸钠，5份重量份的酰基膦氧化物，5份重量份的对甲基苯磺酰氯和3重量份的碳酸钠加入到50重量份的聚二甲基硅氧烷中，采用超声波震荡分散溶解配制成粘结剂。
[0016]粘结剂应用:I)根据需要设计3D打印三维立体结构模型；2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导入3D打印机;3)将本发明粘结剂和需要使用的3D打印用硅酸盐玻璃粉末材料分别加入到3D打印机的料槽中；4)启动3D打印机，根据设计的数字模型进行打印，打印原理为先喷洒一层玻璃粉末，再喷洒一层粘结剂，形成一层玻璃粉末一层粘结剂的交替结构，同时用紫外光进行照射，粘结剂在紫外光的照射下快速固化将上下两层的玻璃粉末粘结成为一个整体，这样一层一层粘结起来形成所需要的