本发明属于3D打印用石蜡支撑材料
技术领域：
，尤其涉及一种3D打印用石蜡类型支撑材料及其制备方法。
背景技术：
：最近几年，通过加热打印机喷头将墨水或者成型材料和支持材料通过堆叠的方式进行增材制造的3D打印机已经实现了商用。例如由美国3Dsystem公司研制的3510系列打印机已经在珠宝首饰市场得到了广泛的应用，与传统的手工雕蜡和雕蜡机相比，该技术具有自动化程度高，效率高，图案造型丰富，低碳环保等优势。3510系列打印机所用的支持材料主要由美国3Dsystem提供，这款材料打印的精密度比较高，致密性比价好，能够满足珠宝设计和首饰模制造等要求。但是这个材料的缺点是价格相当昂贵，而且用量比较大，造成成本相当高昂。目前除了珠宝行业以外，这种价格昂贵的石蜡支撑材料不能满足一些比如五金铸件等成本相对较低的行业的需求，而且这类型材料种类少，不能满足不同类型企业对材料的实际需求。由于3D打印技术可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量的优点，各类制造业对3D打印技术的需求也在日益增加，但是由于国内还没有成熟的石蜡支撑材料生产技术及工艺，3D打印用的石蜡支撑材料只能从外国进口，且普适性较差，同时由于石蜡支撑材料品种少，使用时软化温度达到55℃及以上，无法满足并且始终制约着3D打印技术在我国其他行业的应用与发展。技术实现要素：针对目前石蜡支撑材料存在的价格昂贵、种类少且软化点温度高等问题，本发明提供一种3D打印用石蜡类型支撑材料及其制备方法。为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种3D打印用石蜡类型支撑材料，按照质量百分比包括如下组分：其中，长链醇的碳原子数不低于十三个；长链酯的碳原子数不低于二十个；长链烷烃的碳原子数不低于十七个；长链酸的碳原子数不低于十个。以及，一种3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，至少包括以下步骤：按照如上所述的3D打印用石蜡类型支撑材料准备所述的石蜡、长链醇、长链酯、长链烷烃、长链酸、黏度调节剂和抗氧化剂；将准备的所述石蜡、长链醇、长链酯、长链烷烃、长链酸和抗氧化剂加入反应釜中，在80℃～110℃温度中搅拌反应处理3～12h；将所述黏度调节剂加入反应处理得到的产物中进行黏度调节处理和过滤处理。本发明提供的3D打印用石蜡类型支撑材料，打印精度和打印效果与常规材料相同，针入度在0.1～0.81/10mm之间，粘度为8～40mpa.s，软化点温度为38℃～45℃，熔点温度为50℃～59℃，相对于现有材料的软化温度(61℃)/熔点(70℃)，本发明的材料在成型材料中软化点温度和熔点温度更有利于最终的洗脱成型；更重要的是成本降低为常规材料的40％左右，极大的降低了3D打印材料的成本和增加了材料的种类。本发明提供的3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，工艺条件简单易控，产品合格率高，生产成本低，可以大规模工业化生产。具体实施方式为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供了一种3D打印用石蜡类型支撑材料。所述3D打印用石蜡类型支撑材料按照质量百分比包括如下组分：其中，长链醇的碳原子数不低于十三个；长链酯的碳原子数不低于二十个；长链烷烃的碳原子数不低于十七个；长链酸的碳原子数不低于十个。优选地，所述石蜡为40#石蜡、45#石蜡、50#石蜡、55#石蜡、60#石蜡、65#石蜡、脂肪醇石蜡、脂肪酸石蜡、40#微晶石蜡、45#微晶石蜡、50#微晶石蜡、55#微晶石蜡、60#微晶石蜡、65#微晶石蜡中的至少一种。上述石蜡使获得的最终产品的硬度、韧性等达到相应的性能要求。优选地，所述长链醇为十三烷醇、十五烷醇、十八烷醇、十九烷醇、二十烷醇、二十一烷醇、二十三烷醇、二十四烷醇、二十五烷醇、二十六烷醇、二十七烷醇、二十八烷醇、二十九烷醇中的至少一种。所列举的长链醇使最终产品具有更好的韧性和致密度，能够使打印产品表面更光滑。优选地，所述长链酯为十六酸十六酯(棕榈酸十六酯)、单硬脂酸甘油酯、乙二醇二硬脂酸酯、乙二醇单硬脂酸酯、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种，上述长链酯保证最终产品的硬度。优选地，所述长链烷烃为十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、二十三烷、二十四烷、二十五烷、二十六烷、二十七烷、二十八烷、二十九烷、三十烷、三十一烷、三十二烷、三十三烷、三十四烷、三十五烷、三十六烷、三十七烷、三十八烷、三十九烷、四十烷中的至少一种。优选地，所述长链酸为十酸、十一酸、十二酸、十三酸、十四酸、十五酸、十六酸、十七酸，十八酸、十九酸、二十酸、二十一酸、二十二酸、二十三酸、二十四酸、二十五酸、二十六酸、二十七酸、二十八酸中的至少一种。选择上述长链烷和长链酸可以保证最终产品的熔点在50℃～55℃之间。优选地，所述黏度调节剂为费托蜡、环己醇、超高聚乙烯、棕榈蜡、月桂酸、硬脂酸中的至少一种。优选地，所述抗氧剂为叔丁基对苯二酚、硫代二丙酸双月桂酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷中的任一种。本发明实施例提供的3D打印用石蜡类型支撑材料，在保持原来的打印精度和打印效果不变的基础上，大大降低了3D打印材料的成本和增加了材料的种类，使3D打印技术可以在更多的领域使用，拓宽了3D打印技术的应用范围。本发明得到的3D打印用石蜡类型支撑材料，通过打印测试，调整3D打印机的喷头温度、喷射力度等参数后，打印出来的效果跟随机附带的成型材料效果基本一致，而且打印出来的精密度也与随机附带的成型材料效果基本一致。本发明获得的材料，针入度在0.1～0.81/10mm之间，粘度为8～40mpa.s，软化点温度为38℃～45℃，熔点温度为50℃～59℃，相对于现有材料的软化温度(61℃)/熔点(70℃)，本发明的材料在成型材料中软化点温度和熔点温度更有利于最终的洗脱成型；而且本发明的材料成本仅为原来成本的40％左右，而且材料的熔点、粘度基本保持不变，软化点温度有所下降，保证了材料能够正常打印并满足高精度行业的需求。在上述提供的3D打印用石蜡类型支撑材料，本发明的实施例还进一步提供该3D打印用石蜡类型支撑材料的一种制备方法。在一实施例中，所述3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，至少包括以下步骤：按照如上所述的3D打印用石蜡类型支撑材料准备所述的石蜡、长链醇、长链酯、长链烷烃、长链酸、黏度调节剂和抗氧化剂；将准备的所述石蜡、长链醇、长链酯、长链烷烃、长链酸和抗氧化剂加入反应釜中，在80℃～110℃温度中搅拌反应处理3～12h；将所述黏度调节剂加入反应处理得到的产物中进行黏度调节处理和过滤处理。具体的，所述反应处理的搅拌转速为500～1200转/分钟，高速搅拌能够促进不同长链原料之间的分子链缠结，最终产品的均一性更好。经过黏度调节处理后的反应产物的黏度为8～40mpa.s，该粘度范围的产品打印效果较好。所述过滤处理采用100目～1000目的筛网。经过100目～1000目网筛过滤后，得到的材料粒径几乎全部在13μm～150μm之间。本发明实施例提供的3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，工艺条件简单易控，产品合格率高，生产成本低，可以大规模工业化生产。为了更好的说明本发明实施例，下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释说明。实施例1一种3D打印用石蜡类型支撑材料，包括质量百分比的如下组分：所述3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，包括以下步骤：按照如上所述的3D打印用石蜡类型支撑材料准备所述50#微晶石蜡、十五烷醇、十六酸十六酯、十八烷、十八酸、超高聚乙烯、叔丁基对苯二酚；将准备好的所述50#微晶石蜡、十五烷醇、十六酸十六酯、十八烷、十八酸、叔丁基对苯二酚置于反应釜中，按照1000转/分钟的速度进行搅拌，并加热至90℃，在搅拌结合90℃的反应条件下反应6h，得到反应产物；反应结束，将超高聚乙烯加入反应得到的反应产物中，进行黏度调节，使得反应产物的最终黏度为10mpa.s，并采用200目网筛进行过滤处理，然后装瓶入库。实施例2一种3D打印用石蜡类型支撑材料，包括质量百分比的如下组分：所述3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，包括以下步骤：按照如上所述的3D打印用石蜡类型支撑材料准备所述55#微晶石蜡、十八烷醇、单硬脂酸甘油酯、二十四烷、十六酸、超高聚乙烯、叔丁基对苯二酚；将准备好的所述55#微晶石蜡、十八烷醇、单硬脂酸甘油酯、二十四烷、十六酸、叔丁基对苯二酚置于反应釜中，按照600转/分钟的速度进行搅拌，并加热至80℃，在搅拌结合80℃的反应条件下反应8h，得到反应产物；反应结束，将超高聚乙烯加入反应得到的反应产物中，进行黏度调节，使得反应产物的最终黏度为8mpa.s，并采用500目网筛进行过滤处理，然后装瓶入库。实施例3一种3D打印用石蜡类型支撑材料，包括质量百分比的如下组分：所述3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，包括以下步骤：按照如上所述的3D打印用石蜡类型支撑材料准备所述55#石蜡、二十一烷醇、乙二醇单硬脂酸酯、二十九烷、十八酸、超高聚乙烯、叔丁基对苯二酚；将准备好的所述55#石蜡、二十一烷醇、乙二醇单硬脂酸酯、二十九烷、十八酸、叔丁基对苯二酚置于反应釜中，按照500转/分钟的速度进行搅拌，并加热至100℃，在搅拌结合100℃的反应条件下反应4h，得到反应产物；反应结束，将超高聚乙烯加入反应得到的反应产物中，进行黏度调节，使得反应产物的最终黏度为20mpa.s，并采用800目网筛进行过滤处理，然后装瓶入库。实施例4一种3D打印用石蜡类型支撑材料，包括质量百分比的如下组分：所述3D打印用石蜡类型支撑材料的制备方法，包括以下步骤：按照如上所述的3D打印用石蜡类型支撑材料准备所述50#微晶石蜡、二十八烷醇、单硬脂酸甘油酯、二十一烷、十二酸、超高聚乙烯、叔丁基对苯二酚；将准备好的所述50#微晶石蜡、二十八烷醇、单硬脂酸甘油酯、二十一烷、十二酸、叔丁基对苯二酚置于反应釜中，按照1200转/分钟的速度进行搅拌，并加热至110℃，在搅拌结合110℃的反应条件下反应3h，得到反应产物；反应结束，将超高聚乙烯加入反应得到的反应产物中，进行黏度调节，使得反应产物的最终黏度为8mpa.s，并采用200目网筛进行过滤处理，然后装瓶入库。为了验证所制备的3D打印用石蜡类型支撑材料的特性。下面，对实施例得到的3D打印用石蜡类型支撑材料进行性能测试，测试项目包括针入度、熔点、黏度、软化点温度。1、针入度测试：其测试方法为：采用常规手持式硬度计进行测试，测试结果如下表1。2、熔点测试：其测试方法为：采用常规差示扫描量热仪进行测定，测试结果如下表1。3、黏度测试：其测试方法为采用常规旋转粘度计进行测试，测试结果如下表1。4、软化点温度测试：其测试方法为：采用常规差示扫描量热仪进行测定，测试结果如下表1。表1实施例1～4的3D打印用石蜡类型支撑材料的性能测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4针入度1/10mm0.80.50.30.3熔点℃51554955黏度mpa.s15121013软化点温度℃45453940由表1可以看出，实施例1～4制备的3D打印用石蜡类型支撑材料针入度为0.3～0.81/10mm，熔点为49～55℃，软化点温度为39～45℃，粘度为10～15mpa.s，实施例所制备出来的材料满足作为3D打印支撑材料的条件。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3