一種伊蒙粘土3d打印粉末的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及打印粉末技術領域，具體是一種伊蒙粘土3D打印粉末的制備方法。
【背景技術】
[0002]廣西是世界著名的膨脹巖土分布區，其母巖是下第三系那讀組粘土頁巖。伊蒙粘土的兩大特點決定了其在3D打印中的有利價值:S12含量在60%以上，可以很好的改性使其疏水;小于2μπι粘粒含量>40%具備高分散性，同時具備眾多納米級的顆粒，大小顆粒分布范圍較廣，可以較好的制備微、納米顆粒。
[0003]自2009年之后，美國開始重視以3D打印為代表的添加制造技術(特別是軍方)，3D打印技術路線圖的活動主體正在由美國國家科學基金會、海軍研究辦公室等政府部門轉向愛迪生焊接研究所、材料與過程工程促進會等行業機構。歐洲研究人員和企業領導者也將添加制造技術視作一種重要的新興技術。許多大型合作計劃得到了數百萬美元的資助，包括“大型航空航天部件快速生產計劃” (RAP0LAC)，面向大規模客戶定制和藥品生產的“自定制” (Custom Fit)計劃等。近年來我國積極探索3D打印技術的研發，初步取得成效。清華大學、西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、北京航空航天大學、西北工業大學等高校，在3D打印設備制造技術、3D打印材料技術、3D設計與成型軟件開發、3D打印工業應用研究等方面，開展了積極的探索。
[0004]3D打印技術的局限主要體現在材料上，目前打印材料主要是塑料、樹脂和金屬，骨骼等有機原料的研究也正在進行并有了初步成果。盡管已經開發了許多應用于3D打印的同質和異質材料，但是開發新材料的需求仍然存在。這種需求包含2個層面，不僅需要對已經得到應用的材料工藝-結構-特性關系進行深刻研究，以明確其優點和限制，還需要開發的測試工藝和方法以擴展可用材料的范圍。
[0005]目前尚未見有利用天然的伊蒙粘土制作3D打印材料的相關報道。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種伊蒙粘土3D打印粉末的制備方法，將以伊蒙粘土為主的粉末，經改性后可用于3D打印技術。
[0007]本發明以如下技術方案解決上述技術問題:
[0008]本發明一種伊蒙粘土3D打印粉末的制備方法，包括如下操作步驟:
[0009](I)將粉碎后的伊蒙粘土加入伊蒙粘土重量的20%?2000%的水、0.1 %?5%的偶聯劑，再對混合液進彳丁尚速攬摔均勾;
[0010](2)使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑在48μπι以上的顆粒或雜質；
[0011](3)將過濾后的伊蒙粘土置于400°C?900°C炭化0.1h?12h。
[0012]所述偶聯劑為KH550硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、KH570硅烷偶聯劑、KH550硅烷偶聯劑或KH570硅烷偶聯劑。
[0013]優選地，步驟(I)中，水的加入量為伊蒙粘土重量的800%?1500%，
[0014]優選地，步驟(I)中，偶聯劑的加入量為伊蒙粘土重量的0.7%?2.2 %，
[0015]優選地，步驟(3)中，將過濾后的伊蒙粘土置于650°C?850°C中炭化Ih?4h。
[0016]本發明方法制備得到的粉末，在3D打印前，使用激光衍射粒度分析儀測量粒度測試及形貌;使用靜態顆粒圖像分析儀測量各種顆粒形狀參數;使用霍爾流速計法測試其流動性;使用李氏比重瓶法測量密度和孔隙率;據Washburn方程分析潤濕性。打印后，采用固定模型分析其施膠飽和度。
[0017]本發明的有益效果是:
[0018]1.本發明方法將天然的伊蒙粘土經過粉碎、分散、過濾和炭化后，粒徑在50μπι以下，并含有部分納米顆粒，鋪層密度高，產品密實性好，力學性能穩定。
[0019]2.本發明得到的粉末接近白色，白度在50度左右，并有較好的疏水性，可以較好的適應3D打印堆積成型的需求，可以使用彩色膠水打印產品，實現全彩或半彩打印。
[0020]3.本發明方法采用的原材料具有疏水性，使打印產品防潮性能好，不易吸水開裂變形。
[0021]4.本發明方法將引發地質災害的伊蒙粘土變廢為寶，發揮其環境友好性特征，極大的提高伊蒙粘土的附加值，拓寬了 3D打印耗材的范疇。
【具體實施方式】
[0022]以下結合具體實施例對本發明方法作進一步的描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0023]實施例1:
[0024]取粉碎后的伊蒙粘土10g，加入100g的水和2.5g的ΚΗ550硅烷偶聯劑，再對上述混合液高速攪拌均勻，然后使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑約在48μπι以上的顆粒或雜質，最后將過濾后的伊蒙粘土置于500 V炭化6h。
[0025]經檢測，粉末白度為50.3，平均粒徑為35.3μπι，標準漏斗流動性時間為6.8s/50g，鋪裝打印3D產品質量較好。
[0026]實施例2:
[0027]取粉碎后的伊蒙粘土100g，加入20g的水和5g的鈦酸酯偶聯劑，再對上述混合液高速攪拌均勻，然后使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑約在48μπι以上的顆粒或雜質，最后將過濾后的伊蒙粘土置于900°C炭化0.lh。
[0028]經檢測，粉末白度為42.0，平均粒徑為46.4μπι，標準漏斗流動性時間為9.2s/50g，鋪裝打印3D產品質量較好。
[0029]實施例3:
[0030]取粉碎后的伊蒙粘土10g，加入100g的水和0.1g的KH570硅烷偶聯劑，再對上述混合液化高速攪拌均勻，然后使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑約在48μπι以上的顆粒或雜質，最后將過濾后的伊蒙粘土置于400°C炭化4h。
[0031 ] 經檢測，粉末白度為52.8，平均粒徑為31.3μπι，標準漏斗流動性時間為6.5s/50g，鋪裝打印3D產品質量較好。
[0032]實施例4:
[0033]取粉碎后的伊蒙粘土100g，加入2000g的水和1.5g的KH550硅烷偶聯劑，再對上述混合液高速攪拌均勻，然后使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑約在48μπι以上的顆粒或雜質，最后將過濾后的伊蒙粘土置于500 V炭化12h。
[0034]經檢測，粉末白度為55.3，平均粒徑為28.6μπι，標準漏斗流動性時間為6.3s/50g，鋪裝打印3D產品質量較好。
[0035]實施例5:
[0036]取粉碎后的伊蒙粘土100g，加入1500g的水和3.5g的KH570硅烷偶聯劑，再對上述混合液化高速攪拌均勻，然后使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑約在48μπι以上的顆粒或雜質，最后將過濾后的伊蒙粘土置于700 V炭化3h。
[0037]經檢測，粉末白度為55.2，平均粒徑為32.6μπι，標準漏斗流動性時間為7.1 s/50g，鋪裝打印3D產品質量較好。
[0038]將上述材料混勻混合后，按照鋪裝堆積成型的原理，能夠實現3D打印。
[0039]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種伊蒙粘土3D打印粉末的制備方法，其特征在于，該方法包括如下操作步驟: (1)將粉碎后的伊蒙粘土加入伊蒙粘土重量的20%?2000 %的水、0.1 %?5 %的偶聯劑，再對混合液進行高速攪拌均勻； (2)使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑在48μπι以上的顆粒或雜質； (3)將過濾后的伊蒙粘土置于4000C?9000C炭化0.1h?12h。2.根據權利要求1所述伊蒙粘土3D打印粉末的制備方法，其特征在于，所述偶聯劑為KH550硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、KH570硅烷偶聯劑、KH550硅烷偶聯劑或KH570硅烷偶聯劑。
【專利摘要】本發明公開了一種伊蒙粘土3D打印粉末的制備方法，該方法包括如下操作步驟：(1)將粉碎后的伊蒙粘土加入伊蒙粘土重量的20％～2000％的水、0.1％～5％的偶聯劑，再對混合液進行高速攪拌均勻；(2)使用300目的篩網過濾混合液，去除粒徑在48μm以上的顆粒或雜質；(3)將過濾后的伊蒙粘土置于400℃～900℃炭化0.1h～12h。本發明將天然的伊蒙粘土經過粉碎、分散、過濾和炭化后，粒徑在50μm以下，粉末接近白色，并有較好的疏水性，可以較好的適應3D打印堆積成型的需求。使用本發明粉末打印成型的3D產品顆粒細膩，密實性好，疏水性強，產品力學強度較高，成本較低，發揮了伊蒙粘土環境友好性特征；拓寬了3D打印耗材的范疇；同時，改性工藝簡單，易于質量控制和產品推廣。
【IPC分類】C04B33/04
【公開號】CN105669160
【申請號】CN201511027140
【發明人】高偉, 韋森林
【申請人】桂林森林美實木家具有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月31日