一种用于木质材料3d打印的粘结剂及其制备方法

一种用于木质材料3d打印的粘结剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于3D打印的粘结剂及其制备方法，一种用于木质材料3D打印的粘结剂及其制备方法。
【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、木质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]木质材料是目前新开发的一种用于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3D打印木质材料多以树脂包覆木质纤维颗粒制成条状，采用熔融挤压堆积成型技术(FDM)进行成型，速度快，性能好，但成型需要加热到170°C左右的温度下进行，浪费能源，且由于含有大量树月旨，加热时产生有毒、臭味的气体，严重影响室内空气，因此，对于木质材料，采用粘结剂粘结成型的方法更好。传统的木材粘结剂虽然具有良好的粘结强度和简单的使用方法，但过长的固化时间完全不适用于3D打印成型，因而，快速的固化是粘结剂适用于3D打印木质材料成型的关键性能。

【发明内容】

[0005]本发明针对目前传统的木材粘结剂不适用于3D打印木质材料的粘结成型提出了一种用于木质材料3D打印的粘结剂及其制备方法。
[0006]本发明一种用于木质材料3D打印的粘结剂，其特征在于其各组分按重量份计为: 植物纤维素30-45份，
木质素25-30份，
交联剂3-8份，
引发剂1-3份，
低分子量聚合物15-20份， 活性剂5-10份，
溶剂50-100份，
其中所述的植物纤维素为纯度^99%的多糖类高聚物;所述的木质素为纯度^99%复杂酚类聚合物;所述的交联剂为多烃基丙烯酸酯、多烃基三异丁烯酸酯、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一种;所述的引发剂为2，4，6_三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、芳酰基膦氧化物、硫代丙氧基硫杂蒽酮中的一种或多种;所述的低分子量聚合物为聚合度为20-100的聚香豆醇、聚松柏醇、聚5-羟基松柏醇、聚芥子醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯中的一种或多种;所述的活性剂为过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化月桂酰中的一种;所述的溶剂为乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、醋酸甲酯、乙二胺中的一种或多种。
[0007]本发明一种用于木质材料3D打印的粘结剂的具体制备步骤如下:
1)将30-45重量份的植物纤维素和25-30重量份的木质素加入到反应釜中，加入适量蒸馏水，再加入PH调节剂调节PH值为9-11，在温度为150-200°C、搅拌速度为350-450r/min的条件下进行预处理3_4h后，进行蒸发结晶，再在200-250°C的温度下真空干燥2-3h，得混合物A。
[0008]2)将步骤1)中得到的混合物A溶解在50-100份的溶剂中，再加入3-8份的交联剂、1-3份的引发剂、15-20份的低分子量聚合物、5-10份的活性剂，完全溶解后形成混合溶液，即得到一种用于木质材料3D打印的粘结剂。
[0009]在上述一种用于木质材料3D打印的粘结剂的制备方法中，其中所述的PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
[0010]本发明选择与木质材料相同成分的植物纤维和木质素为粘结剂的主要成分，这样粘结剂既能与木质材料完美的契合，又具有绿色环保的优点；选择具有高效引发作用的引发剂作为粘结剂的固化成分，在紫外光的照射下能快速交联、聚合，进行固化，适用于3D打印快速成型工艺;选择加入交联剂和低分子聚合物能提高粘结剂固化后的力学性能;选择活性剂能提高预聚物基团活性和激活木质材料表面的活性基团，使固化反应速度更快并将木质材料参与粘结剂的交联固化，既能提高固化后的力学性能，又能保证木质材料成型后的整体性;该粘结剂用于木质材料的3D打印快速成型，既能保证成型后的力学性能，又能满足3D打印成型快的特性，还具有环保、健康、方便的优点，为木质材料在3D打印技术中的大量应用提供了保障。
[0011]本发明突出的特点在于:
1、本发明选择与木质材料相同成分的植物纤维和木质素为粘结剂的主要成分，这样粘结剂既能与木质材料完美的契合，又具有绿色环保的优点。
[0012]2、本发明选择具有高效引发作用的引发剂作为粘结剂的固化成分，能快速的进行固化，适用于3D打印快速成型工艺。
[0013]3、本发明选择活性剂能激活木质材料表面的活性基团，使其参与粘结剂的交联固化，既能提高固化后的力学性能，又能保证木质材料成型后的整体性。
[0014]4、本发明粘结剂用于木质材料的3D打印快速成型，既能保证成型后的力学性能，又能满足3D打印成型快的特性，还具有环保、健康、方便的优点。
【具体实施方式】
[0015]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