一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發明屬于快速成型材料【技術領域】，公開了一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應用。所述快速成型粉末材料由以下質量百分含量的組分通過混合烘干制成：成型粉末A50％～70％，成型粉末B10％～30％，水溶性粘結劑粉末5％～10％，增強劑1％～10％，助劑0.5％～2％。所述成型粉末A為α型半水硫酸鈣石膏粉，成型粉末B為熱塑性樹脂粉末、蠟粉或熱熔膠粉中的至少一種。所得快速成型粉末材料可用于三維打印原型制造、快速模具、醫學模型等，具有強度和精度高、尺寸偏差小、耐水性好和不易沾粉的優點。
【專利說明】一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于快速成型材料【技術領域】，具體涉及一種用于三維打印的快速成型粉末材料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002]三維打印快速成型技術(three dimensional printing, 3DP),是上世紀80年代末由美國麻省理工學院開發的一種基于微滴噴射的技術。其工作原理如下:鋪粉輥從左向右移動，將供粉缸的粉末在成型缸上均勻鋪一層，接著打印頭按照計算機設計好的模型數據截面的形狀噴灑粘結液，粘結粉末，完成此過程后，成型缸平臺向下移動一定距離，重復鋪粉過程，噴灑粘結液打印第二層截面，重復此過程，各層截面推積并相互粘接，最后得到所需要的完整的三維器件。其具有成型速度快，維修成本低，污染少等優點，因而應用前景更為廣泛。
[0003]中國專利CN201010530017.X公開了三維快速成型的材料及其制備方法，其主要包括鹽類粉末、金屬粉末、塑料粉末及蠟粉基粉末材料，其存在問題為需要進行較為復雜的后處理。
[0004]中國專利CN200610012721.X、CN200610012720.5分別公開了用于三維打印快速
成型的淀粉基材料體系及制備方法和石膏基材料體系及其制備方法。其制備的材料精度高，尺寸變形小，但存在耐水性差和強度不足的缺點，同時仍然需要進行后處理。
[0005]目前市售的三維打印成型粉末，應用最多的為ZCorp公司的石膏基粉末ZP15E和ZP100，但因其成分中的纖維素和石膏的具有吸濕性，雖不易沾粉，但打印出的器件耐水性和強度不足，仍然需要進行后處理。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種用于三維打印的快速成型粉末材料。本發明可得到耐水性好，不沾粉，強度高的用于三維打印的快速成型粉末材料。
[0007]本發明的另一目的在于提供一種上述快速成型粉末材料的制備方法。
[0008]本發明的再一目的在于提供上述快速成型粉末材料在三維打印原型制造、快速模具、醫學模型等領域中的應用。本發明的快速成型粉末材料在打印完成后只需進行簡單的烘箱或微波加熱，即可得到精密度高、強度高、耐水性好的原型制造、快速模具、醫學模型等器件。
[0009]本發明目的通過以下技術方案實現:
[0010]一種用于三維打印的快速成型粉末材料，由以下質量百分含量的組分通過混合烘
干制成:
[0011]
【權利要求】
1.一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:由以下質量百分含量的組分制成:
2.根據權利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述組分的質量百分含量為:
3.根據權利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述快速成型粉末材料是指粒徑范圍為I μ m~70 μ m，堆積密度為0.8g/cm3~1.0g/cm3,真實密度為1.8g/cm3~2.lg/cm3,空隙率為0.4~0.6的粉末材料。
4.根據權利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述α型半水硫酸鈣石膏粉是指白度為92%，標稠為28%~42%，初凝時間為2~8分鐘，2h抗折強度為6.50MPa~8.50MPa的α型半水硫酸鈣石膏粉；所述熱塑性樹脂粉末為聚氨酯粉末或聚酰胺粉末；所述蠟粉為聚乙烯蠟微粉；所述熱熔膠粉為共聚酰胺熱熔膠粉或聚烯烴熱熔膠粉末。
5.根據權利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述成型粉末A或成型粉末B的粒徑分布及質量百分含量為: I μ m ~ 30 μ m3%~ 10% 30 Um ~50 Um60% ~70% 50 μ m ~ 70 μ m20%~35%。
6.根據權利要求1所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述水溶性粘結劑粉末為聚乙烯醇、麥芽糊精、水溶性淀粉或可分散性乳膠粉中的至少一種；所述增強劑為水鎂石纖維粉、微晶纖維素中的至少一種；所述助劑為防止粉末飛揚的助劑、防止打印器件變形的助劑、提高滾動性和分散性的助劑或固化成型促進劑中的至少一種。
7.根據權利要求6所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料，其特征在于:所述防止粉末飛揚的助劑是指卵磷脂、液體石蠟或聚丙二醇中至少一種；所述防止打印器件變形的助劑是指硼砂或檸檬酸中的至少一種；所述提高滾動性和分散性的助劑是指疏水納米二氧化硅粉末或超細氧化鋁中的任意一種；所述固化成型促進劑是指二水硫酸鈣粉末或硫酸鉀粉末中的至少一種。
8.權利要求1~7任一項所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料的制備方法，其特征在于:具體制備步驟如下: 將成型粉末A和成型粉末B加入混料機或研磨機中混合IOmin~50min后，加入水溶性粘結劑粉末、增強劑、助劑，22~24°C混合10~60min后，80°C烘干，過篩，得到快速成型粉末材料。
9.根據權利要求8所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料的制備方法，其特征在于:所述助劑的加入方式為:粉末助劑直接添加混合；液體助劑在攪拌過程中以噴霧的形式均勻混合到粉末中。
10.權利要求1~7任一項所述的一種用于三維打印的快速成型粉末材料在三維打印原型制造、快速模具、醫學模型 中的應用，其特征在于:具體應用步驟為:將本發明的粉末裝入3D打印機的鋪粉盒中，配合使用3D打印粘結液進行打印，打印完成后進行烘箱或微波加熱處理，得到三維打印的原型制造、快速模具、醫學模型器件。
【文檔編號】C04B24/28GK103992088SQ201410222975
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】周亮, 徐夢漪, 周東衛, 葉孝兆 申請人:廣東輕工職業技術學院, 佛山市赫宇化工有限公司