本发明涉及3d打印材料领域，尤其涉及一种3d打印覆膜砂及其制备方法。
背景技术：
覆膜砂是指砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂，有冷法和热法两种覆膜工艺；冷法用乙醇将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇挥发，得覆膜砂；热法把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。
覆膜砂目前也应用于3d打印领域，3d打印是将覆膜砂一层一层采用重力叠加通过激光烧制使其固化成型的过程，对覆膜砂的结构、刚性、硬度、耐磨性、表面的湿度和抗氧化性有着更高的要求，现有的覆膜砂已经不能满足3d打印技术的需求。
为解决上述问题，本申请中提出一种3d打印覆膜砂及其制备方法。
技术实现要素：
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种3d打印覆膜砂及其制备方法，本发明设置原砂、表面填充剂、改性剂、固化剂、粘结剂、抗氧化剂、易溃散添加剂和润滑剂为生产原料，依次进行原砂的制备，原料组分的预热，混合物料，破碎、筛分和包装，制备得到覆膜砂；该发明改善了3d打印覆膜砂的结构、刚性、硬度、耐磨性、表面的湿度和抗氧化性，从多个方面提高了3d打印的产品品质，使其更好的满足当前3d打印产品的要求。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种3d打印覆膜砂，按照重量配比，其配方组成包括原砂150-200份、表面填充剂3-6份、改性剂20-40份、固化剂10-12份、粘结剂5-10份、抗氧化剂0.5-0.8份、易溃散添加剂10-15份和润滑剂5-7份；其中原砂为宝珠砂和硅砂的混合物，混合比例为2:1-4:1；表面填充剂为陶瓷粉；改性剂为炭纤维；固化剂为乌洛托品；润滑剂为纳米si3n4；单份粘结剂的组成包括酚醛树脂10-15份、聚环氧烷树脂20-25份和聚内烯酸乙酯5-10份；单份易溃散添加剂的组成包括硝酸钠40-50份、氯化钠30-40份和氧化铁粉5-10份。
优选的，酚醛树脂型号为pf-1904和pfr-1350，并按1:1比例混合。
优选的，抗氧化剂为抗氧化剂246、抗氧化剂bht、抗氧化剂1076或抗氧化剂168中的一种或几种组合。
优选的，炭纤维长度为6mm-10mm。
优选的，陶瓷粉的颗粒尺寸为40μm-50nm。
优选的，原砂需用120-140目网筛筛选。
根据上述的一种3d打印覆膜砂，本发明又提出一种3d打印覆膜砂的制备方法，该制备方法步骤包括：
s1、原砂的制备：依次清洗宝珠砂和硅砂，分别用含量为60％-80％的酸溶液浸泡15-20h，过滤后取出砂粒，并放入干燥器中干燥，干燥温度为100-200℃，干燥时间为3-4h，接着在1000-1200℃高温炉中煅烧5-8h，煅烧后冷却至室温，最后研磨，并过200-300目的网筛；将筛分后的宝珠砂和硅砂按照重量配比混合均匀即得原砂；
s2、原料组分的预热：将预处理后的原砂加至混料机a中，将表面填充剂、改性剂、固化剂、粘结剂、抗氧化剂、易溃散添加剂和润滑剂加至混料机b中；设置混料机a的温度为150-200℃，搅拌时长为1-2h；设置混料机b的温度为200-250℃,搅拌时长为3-5h；
s3、混合物料：将预热后的混料机a和混料机b内的原料组分合并搅拌，先设置在300-320℃下高速搅拌1-1.5h，再调节至低速搅拌30-40min，得到覆膜砂半成品；
s4、待s3中制的的覆膜砂半成品冷却至常温后，进行破碎、筛分和包装，得到覆膜砂。
优选的，在s2中，混料机a和混料机b的转速均设置为每分钟100-150转。
优选的，在s3中，高速搅拌设置为每分钟400-500转，低速搅拌设置为每分钟60-100转。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明设置宝珠砂和硅砂的混合物为原砂，宝珠砂是以优质铝钒土为原料，经煅烧、电熔、造粒、分筛等工艺而制成的，砂粒为球形，热膨胀系数小，性能可与锆英砂媲美，流动性好，透气性好，表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀覆盖；设置陶瓷粉为表面填充剂，改善覆膜砂表面的湿润性、吸附和反应特性；设置炭纤维为改性剂，炭纤维由排列在一起的碳原子链组成的，且具有极高的拉伸强度，当使用粘接剂将纤维分组并粘附在一起时，纤维平稳地分布载荷，使得覆膜砂的结构更加稳定，增强了覆膜砂的刚性和硬度；设置纳米si3n4为润滑剂，可以降低摩擦系数，增强覆膜砂的耐磨性；设置抗氧化剂避免打印产品氧化变色，延长打印产品的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
本发明提出一种3d打印覆膜砂，按照重量配比，其配方组成包括原砂150份、表面填充剂3份、改性剂20份、固化剂10份、粘结剂份、抗氧化剂0.5份、易溃散添加剂10份和润滑剂5份；其中原砂为宝珠砂和硅砂的混合物，混合比例为2:1；表面填充剂为陶瓷粉；改性剂为炭纤维；固化剂为乌洛托品；润滑剂为纳米si3n4；单份粘结剂的组成包括酚醛树脂10份、聚环氧烷树脂20份和聚内烯酸乙酯5份；单份易溃散添加剂的组成包括硝酸钠40份、氯化钠30份和氧化铁粉5份。
在一个可选的实施例中，酚醛树脂型号为pf-1904和pfr-1350，并按1:1比例混合。
在一个可选的实施例中，抗氧化剂为抗氧化剂246、抗氧化剂bht、抗氧化剂1076或抗氧化剂168中的一种或几种组合。
在一个可选的实施例中，炭纤维长度为6mm-10mm。
在一个可选的实施例中，陶瓷粉的颗粒尺寸为40μm-50nm。
在一个可选的实施例中，原砂需用120-140目网筛筛选。
根据上述的一种3d打印覆膜砂，本发明又提出一种3d打印覆膜砂的制备方法，该制备方法步骤包括：
s1、原砂的制备：依次清洗宝珠砂和硅砂，分别用含量为60％-80％的酸溶液浸泡15-20h，过滤后取出砂粒，并放入干燥器中干燥，干燥温度为100-200℃，干燥时间为3-4h，接着在1000-1200℃高温炉中煅烧5-8h，煅烧后冷却至室温，最后研磨，并过200-300目的网筛；将筛分后的宝珠砂和硅砂按照重量配比混合均匀即得原砂；
s2、原料组分的预热：将预处理后的原砂加至混料机a中，将表面填充剂、改性剂、固化剂、粘结剂、抗氧化剂、易溃散添加剂和润滑剂加至混料机b中；设置混料机a的温度为150-200℃，搅拌时长为1-2h；设置混料机b的温度为200-250℃,搅拌时长为3-5h；
s3、混合物料：将预热后的混料机a和混料机b内的原料组分合并搅拌，先设置在300-320℃下高速搅拌1-1.5h，再调节至低速搅拌30-40min，得到覆膜砂半成品；
s4、待s3中制的的覆膜砂半成品冷却至常温后，进行破碎、筛分和包装，得到覆膜砂。
在一个可选的实施例中，在s2中，混料机a和混料机b的转速均设置为每分钟100-150转。
在一个可选的实施例中，在s3中，高速搅拌设置为每分钟400-500转，低速搅拌设置为每分钟60-100转。
实施例2
本发明提出一种3d打印覆膜砂，按照重量配比，其配方组成包括原砂150份、表面填充剂6份、改性剂35份、固化剂10份、粘结剂6份、抗氧化剂0.8份、易溃散添加剂12份和润滑剂5份；其中原砂为宝珠砂和硅砂的混合物，混合比例为2:1；表面填充剂为陶瓷粉；改性剂为炭纤维；固化剂为乌洛托品；润滑剂为纳米si3n4；单份粘结剂的组成包括酚醛树脂13份、聚环氧烷树脂21份和聚内烯酸乙酯6份；单份易溃散添加剂的组成包括硝酸钠50份、氯化钠33份和氧化铁粉7份。
在一个可选的实施例中，酚醛树脂型号为pf-1904和pfr-1350，并按1:1比例混合。
在一个可选的实施例中，抗氧化剂为抗氧化剂246、抗氧化剂bht、抗氧化剂1076或抗氧化剂168中的一种或几种组合。
在一个可选的实施例中，炭纤维长度为6mm-10mm。
在一个可选的实施例中，陶瓷粉的颗粒尺寸为40μm-50nm。
在一个可选的实施例中，原砂需用120-140目网筛筛选。
根据上述的一种3d打印覆膜砂，本发明又提出一种3d打印覆膜砂的制备方法，该制备方法步骤包括：
s1、原砂的制备：依次清洗宝珠砂和硅砂，分别用含量为60％-80％的酸溶液浸泡15-20h，过滤后取出砂粒，并放入干燥器中干燥，干燥温度为100-200℃，干燥时间为3-4h，接着在1000-1200℃高温炉中煅烧5-8h，煅烧后冷却至室温，最后研磨，并过200-300目的网筛；将筛分后的宝珠砂和硅砂按照重量配比混合均匀即得原砂；
s2、原料组分的预热：将预处理后的原砂加至混料机a中，将表面填充剂、改性剂、固化剂、粘结剂、抗氧化剂、易溃散添加剂和润滑剂加至混料机b中；设置混料机a的温度为150-200℃，搅拌时长为1-2h；设置混料机b的温度为200-250℃,搅拌时长为3-5h；
s3、混合物料：将预热后的混料机a和混料机b内的原料组分合并搅拌，先设置在300-320℃下高速搅拌1-1.5h，再调节至低速搅拌30-40min，得到覆膜砂半成品；
s4、待s3中制的的覆膜砂半成品冷却至常温后，进行破碎、筛分和包装，得到覆膜砂。
在一个可选的实施例中，在s2中，混料机a和混料机b的转速均设置为每分钟100-150转。
在一个可选的实施例中，在s3中，高速搅拌设置为每分钟400-500转，低速搅拌设置为每分钟60-100转。
实施例3
本发明提出一种3d打印覆膜砂，按照重量配比，其配方组成包括原砂175份、表面填充剂4.5份、改性剂30份、固化剂11份、粘结剂7份、抗氧化剂0.65份、易溃散添加剂12.5份和润滑剂6份；其中原砂为宝珠砂和硅砂的混合物，混合比例为3:1；表面填充剂为陶瓷粉；改性剂为炭纤维；固化剂为乌洛托品；润滑剂为纳米si3n4；单份粘结剂的组成包括酚醛树脂12.5份、聚环氧烷树脂22.5份和聚内烯酸乙酯7份；单份易溃散添加剂的组成包括硝酸钠40-50份、氯化钠35份和氧化铁粉7份。
在一个可选的实施例中，酚醛树脂型号为pf-1904和pfr-1350，并按1:1比例混合。
在一个可选的实施例中，抗氧化剂为抗氧化剂246、抗氧化剂bht、抗氧化剂1076或抗氧化剂168中的一种或几种组合。
在一个可选的实施例中，炭纤维长度为6mm-10mm。
在一个可选的实施例中，陶瓷粉的颗粒尺寸为40μm-50nm。
在一个可选的实施例中，原砂需用120-140目网筛筛选。
根据上述的一种3d打印覆膜砂，本发明又提出一种3d打印覆膜砂的制备方法，该制备方法步骤包括：
s1、原砂的制备：依次清洗宝珠砂和硅砂，分别用含量为60％-80％的酸溶液浸泡15-20h，过滤后取出砂粒，并放入干燥器中干燥，干燥温度为100-200℃，干燥时间为3-4h，接着在1000-1200℃高温炉中煅烧5-8h，煅烧后冷却至室温，最后研磨，并过200-300目的网筛；将筛分后的宝珠砂和硅砂按照重量配比混合均匀即得原砂；
s2、原料组分的预热：将预处理后的原砂加至混料机a中，将表面填充剂、改性剂、固化剂、粘结剂、抗氧化剂、易溃散添加剂和润滑剂加至混料机b中；设置混料机a的温度为150-200℃，搅拌时长为1-2h；设置混料机b的温度为200-250℃,搅拌时长为3-5h；
s3、混合物料：将预热后的混料机a和混料机b内的原料组分合并搅拌，先设置在300-320℃下高速搅拌1-1.5h，再调节至低速搅拌30-40min，得到覆膜砂半成品；
s4、待s3中制的的覆膜砂半成品冷却至常温后，进行破碎、筛分和包装，得到覆膜砂。
在一个可选的实施例中，在s2中，混料机a和混料机b的转速均设置为每分钟100-150转。
在一个可选的实施例中，在s3中，高速搅拌设置为每分钟400-500转，低速搅拌设置为每分钟60-100转。
实施例4
本发明提出一种3d打印覆膜砂，按照重量配比，其配方组成包括原砂200份、表面填充剂6份、改性剂40份、固化剂12份、粘结剂10份、抗氧化剂0.8份、易溃散添加剂15份和润滑剂7份；其中原砂为宝珠砂和硅砂的混合物，混合比例为4:1；表面填充剂为陶瓷粉；改性剂为炭纤维；固化剂为乌洛托品；润滑剂为纳米si3n4；单份粘结剂的组成包括酚醛树脂15份、聚环氧烷树脂25份和聚内烯酸乙酯10份；单份易溃散添加剂的组成包括硝酸钠50份、氯化钠40份和氧化铁粉10份。
在一个可选的实施例中，酚醛树脂型号为pf-1904和pfr-1350，并按1:1比例混合。
在一个可选的实施例中，抗氧化剂为抗氧化剂246、抗氧化剂bht、抗氧化剂1076或抗氧化剂168中的一种或几种组合。
在一个可选的实施例中，炭纤维长度为6mm-10mm。
在一个可选的实施例中，陶瓷粉的颗粒尺寸为40μm-50nm。
在一个可选的实施例中，原砂需用120-140目网筛筛选。
根据上述的一种3d打印覆膜砂，本发明又提出一种3d打印覆膜砂的制备方法，该制备方法步骤包括：
s1、原砂的制备：依次清洗宝珠砂和硅砂，分别用含量为60％-80％的酸溶液浸泡15-20h，过滤后取出砂粒，并放入干燥器中干燥，干燥温度为100-200℃，干燥时间为3-4h，接着在1000-1200℃高温炉中煅烧5-8h，煅烧后冷却至室温，最后研磨，并过200-300目的网筛；将筛分后的宝珠砂和硅砂按照重量配比混合均匀即得原砂；
s2、原料组分的预热：将预处理后的原砂加至混料机a中，将表面填充剂、改性剂、固化剂、粘结剂、抗氧化剂、易溃散添加剂和润滑剂加至混料机b中；设置混料机a的温度为150-200℃，搅拌时长为1-2h；设置混料机b的温度为200-250℃,搅拌时长为3-5h；
s3、混合物料：将预热后的混料机a和混料机b内的原料组分合并搅拌，先设置在300-320℃下高速搅拌1-1.5h，再调节至低速搅拌30-40min，得到覆膜砂半成品；
s4、待s3中制的的覆膜砂半成品冷却至常温后，进行破碎、筛分和包装，得到覆膜砂。
在一个可选的实施例中，在s2中，混料机a和混料机b的转速均设置为每分钟100-150转。
在一个可选的实施例中，在s3中，高速搅拌设置为每分钟400-500转，低速搅拌设置为每分钟60-100转。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。