本发明涉及3d打印材料的制备领域，具体地说，涉及一种水溶性3d打印支撑蜡及其制备方法。
背景技术：
：与传统技术相比，3d打印蜡模具有节约成本、智能化程度高、复杂程度高、无需模具等优点，因此经消失模铸造工艺可广泛应用于珠宝等精密铸造行业。目前，3d打印蜡分为线材、粉末和块状三种，3d打印蜡线用于fdm(熔融沉积型)3d打印机，3d打印蜡粉用于sls(选择性激光烧结)3d打印机，3d打印蜡块用于mjp(多喷头喷墨)3d打印机，其中mjp3d打印机打印精度可达16μm，打印速度快，具有fdm和sls3d无法比拟的优势，因此极具应用前景。但是，3d打印蜡模的打印成型过程中，会产生大量支撑结构，支撑结构的去除直接影响蜡模的外观和后处理。世界专利wo2010132392a2用醇蜡与松香类树脂混合得到3d打印支撑蜡用于mjp3d打印机，但是该支撑蜡存在不溶于水只溶于醇类溶剂、溶剂易挥发易燃易爆、醇类溶剂对成型蜡也会发生微溶解等问题。为改善支撑蜡的去除溶剂的安全并防止蜡模的微溶解，中国专利cn103476570b采用乙氧基化脂肪醇和水溶性增粘剂制备了水分散性的支撑蜡，但是水分散性与水溶性不同，不仅支撑蜡难以除干净导致后处理比较复杂，而且残留的支撑蜡会影响蜡模的打印精度和铸造精度。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种水溶性3d打印支撑蜡及其制备方法，本发明的3d打印支撑蜡具有水溶速度快、打印精度高的特点，且去除工序简单、安全、环保、适合大规模应用，同时避免了对打印蜡模的损伤，提高了蜡模的打印精度和铸造精度。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种水溶性3d打印支撑蜡，包括以下重量份数的组分：聚乙二醇类蜡20-90份、水溶性增粘剂5-50份、成核剂0.1-1份、抗氧剂0.1-0.5份。优选的，按重量份数包括以下组份：聚乙二醇类蜡68份；水溶性增粘剂32份；成核剂0.2份；抗氧剂0.2份。在本发明中，所述聚乙二醇类蜡为聚乙二醇蜡、聚氧乙烯(聚乙二醇)蜡中的至少一种，其中聚乙二醇类蜡的熔融温度为50℃-120℃。在本发明中，所述水溶性增粘剂为水性松香树脂、水性丙烯酸树脂中的至少一种，其中水溶性增粘剂软化温度为60℃-150℃。在本发明中，所述成核剂为硬脂酸盐、山梨醇、苯甲酸盐、琥珀酸盐、戊二酸盐、己酸盐、己二酸、己二酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、β-萘甲酸盐中的至少一种。在本发明中，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种。本发明还提供了一种上述水溶性3d打印支撑蜡制备方法，包括如下步骤：步骤1：按组分配比称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤2：将混合均匀的各组分原料在70℃-200℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤3：将均一分散液在60℃-120℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为0.1μm-5μm。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明采用聚乙二醇类蜡作为主蜡，具有优异的水溶性能，并能满足快速打印，成核剂能促进蜡的结晶并细化蜡结晶，不仅使3d打印支撑蜡打印时冷却速度快、打印精细度高，而且提高材料的刚韧平衡；(2)本发明以水为溶剂溶解支撑结构，工序简单、安全、环保，适合大规模应用，同时打印得到的蜡模不会发生微溶解，从而打印精度和铸造精度得到进一步提高。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明实施例提供了一种水溶性3d打印支撑蜡，包括以下重量份数的组分：本发明的上述水溶性3d打印支撑蜡在聚乙二醇类蜡为基材的基础上，添加了水溶性增粘剂，具有优异的水溶性能。作为优选的，所述聚乙二醇类蜡为聚乙二醇蜡、聚氧乙烯(聚乙二醇)蜡中的至少一种，其中聚乙二醇类蜡的熔融温度为50℃-120℃。聚乙二醇类蜡具有优异的水溶性能，经打印后能在水中快速溶解以实现支撑结构的高效去除且不影响蜡模。作为优选的，所述水溶性增粘剂为水性松香树脂、水性丙烯酸树脂中的至少一种，其中水溶性增粘剂软化温度为60℃-150℃。水溶性增粘剂用于调节3d打印支撑蜡的粘度，以满足打印时层与层之间的粘结力，防止打印的支撑结构由于粘结力不足而不能成型。作为优选的，所述成核剂为硬脂酸盐、山梨醇、苯甲酸盐、琥珀酸盐、戊二酸盐、己酸盐、己二酸、己二酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、β-萘甲酸盐中的至少一种。成核剂可以促进蜡的结晶并细化蜡结晶，不仅使3d打印支撑蜡打印时冷却速度快、打印精细度高，而且提高材料的刚韧平衡。作为优选的，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种，抗氧剂能赋予3d打印支撑蜡优异的抗氧化性能，从而在加工过程难以变质。本发明还提供了一种上述水溶性3d打印支撑蜡制备方法，包括如下步骤：步骤1：按组分配比称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤2：将混合均匀的各组分原料在70℃-200℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤3：将均一分散液在60℃-120℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为0.1μm-5μm。实施例1：步骤s11：按聚乙二醇蜡90kg、水性松香树脂50kg、硬脂酸盐1kg、受阻酚类抗氧剂0.5kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤s12：将混合均匀的各组分原料在70℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤s13：将均一分散液在60℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为0.1μm。实施例2：步骤s21：按聚氧乙烯(聚乙二醇)蜡20kg、水性丙烯酸树脂5kg、山梨醇0.1kg、受阻胺类抗氧剂0.1kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤s22：将混合均匀的各组分原料在200℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤s23：将均一分散液在120℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为5μm。实施例3：步骤s31：按聚乙二醇蜡68kg、水性松香树脂32kg、苯甲酸盐0.2kg、亚磷酸酯类抗氧剂0.2kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤s32：将混合均匀的各组分原料在150℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤s33：将均一分散液在80℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为2μm。实施例4：步骤s41：按聚氧乙烯(聚乙二醇)蜡40kg、聚乙二醇蜡30kg、水性松香树脂15kg、乙氧基化脂肪醇15kg、琥珀酸盐0.3kg、硫酸酯类0.3kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤s42：将混合均匀的各组分原料在120℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤s43：将均一分散液在90℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为1μm。实施例5：步骤s51：按聚氧乙烯(聚乙二醇)蜡65kg、水性丙烯酸树脂35kg、戊二酸盐0.2kg、受阻酚类抗氧剂0.1kg、受阻胺类抗氧剂0.2kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤s52：将混合均匀的各组分原料在140℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤s53：将均一分散液在85℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为3μm。实施例6：步骤s61：按乙二醇类蜡60kg、水性松香树脂20kg、水性丙烯酸树脂20kg、肉桂酸盐0.2kg、亚磷酸酯类抗氧剂0.2kg称取各组分原料，将各组分机械混合均匀；步骤s62：将混合均匀的各组分原料在160℃下加热熔融，同时不断搅拌，得到均一分散液；步骤s63：将均一分散液在100℃下恒温过滤，得到成品，其中滤纸孔径为2μm。对比例1：在实施例3中，将聚乙二醇蜡换为乙氧基化脂肪醇。对比例2：在实施例3中，将水性松香树脂去除。对比例3：在实施例3中，将聚乙二醇蜡换为十八醇。相关性能测试：将上述实施例1-6和对比例1-3提供的加工特点和产品性能如表1所示。表1实施例和对比例性能对比10g/40℃下的溶解性能打印精度对成型蜡模的溶解实施例1溶于水，溶解时间3s高水对蜡模无溶解实施例2溶于水，溶解时间5s高水对蜡模无溶解实施例3溶于水，溶解时间4s高水对蜡模无溶解实施例4溶于水，溶解时间5s高水对蜡模无溶解实施例5溶于水，溶解时间3s高水对蜡模无溶解实施例6溶于水，溶解时间5s高水对蜡模无溶解对比例1分散于水，溶解时间20s高支撑蜡易粘附在蜡模表面对比例2溶于水，溶解时间4s层与层粘结差，打印差水对蜡模无溶解对比例3溶于醇类，溶解时间35s高醇类对蜡模有微溶解从表1的测试结果可以看出，本发明实施例制备的水溶性3d打印支撑蜡具有较佳的水溶性、较快的水溶速度、优良的打印性能和支撑蜡溶解溶剂对蜡模无副作用。由实施例3和对比例1的测试结果可以看出，聚乙二醇类蜡实现了水溶性3d打印支撑蜡快速溶解于水的功能，由实施例3和对比例2的测试结果可以看出，水溶性增粘剂赋予了水溶性3d打印支撑蜡层与层之间的粘结力，从而实现了打印；另外，由实施例3和对比例3的测试结果可以看出，本发明的水溶性3d打印支撑蜡解决了醇溶性3d打印支撑蜡溶解时对蜡模的损伤。以上是对本发明实施例所提供的一种水溶性3d打印支撑蜡及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，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12