[发明专利]一种用于3D打印的低密度陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种用于3D打印的低密度陶瓷材料。

背景技术

3D打印，又被称作为增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命” 的核心技术。与传统制造技术相比，3D打印不需要事先制造模具，不必在制造过程中去除大 量的材料，也不必通过复杂的锻造工艺就可以得到最终产品，因此，在生产上可以实现结构 优化、节约材料和节省能源。3D打印技术适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、 复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等，也适合于难加工材料的制造、外形设计检查、 装配检验和快速反求工程等。因此，3D打印产业受到了国内外越来越广泛的关注，将成为下 一个具有广阔发展前景的朝阳产业。

中国专利公开号为CN104446392A公开了一种用于3D打印的掺钙无机纳米复合材 料及其制备方法，该用于3D打印的掺钙无机纳米复合材料，以重量百分数计，包括：73-80％ 的陶瓷前驱体粉末、5-10％的纳米粉末增强材料、2-5％的钙粉、2-5％的表面活性剂、2-5％ 的有机溶剂、1-4％无机粘结剂、5-10％的低温固化剂，纳米粉末增强材料的粒径为20-200 纳米。该方法采用表面活性剂对纳米粉末实施解团聚处理，使得纳米粉末具备优异的分散 性，将其添加入陶瓷前驱体粉末中，可以提高陶瓷致密度及强度，并进一步提升产品韧性； 无机混合粉末、无机粘结剂及低温固化剂相互协同配合，在低温下即可快速粘结，但是该发 明原材料使用大量粉末，使得制得的复合材料加工流动性差，易堵塞打印机喷头。

中国专利公开号为CN103937278A公开了一种3D打印木塑复合材料及其制备方 法，该3D打印材料是由天然植物纤维、聚烯烃塑料、矿物填料和加工助剂组成，其重量份组 成如下：植物纤维为100～150份，聚烯烃塑料125～175份，矿物填料20～30份，偶联剂1～5 份，分散剂10～15份，润滑剂5～10份，增韧剂15～20份。本发明的制备方法在于，植物纤维 粉碎烘干后经加工助剂改性，然后与聚烯烃料粒共混，混合料用双螺杆造粒机造出母粒，母 粒与聚烯烃按一定质量比混合，用双螺杆挤出机挤出、拉丝、绕盘，该发明制备的3D打印材 料具备木质品的外观和木塑材料的加工特性，适用范围广，但是该发明制备的3D打印材料 力学性能较差。

中国专利公开号为CN103980593A公开了一种改性高密度聚乙烯3D打印成型材料 及其制备方法，该方法重量份组成如下：按重量份计60份高密度聚乙烯，10-50份滑石粉， 20-25份碳酸钙，10-50份硅灰石，10-15份的碳纳米管，0.1-0.5份的抗氧剂，0.1-0.5份硅烷 偶联剂。本发明的改性高密度聚乙烯材料具有高的拉伸强度和较好的冲击韧性，可以提高 高密度聚乙烯的应用价值，扩大其应用领域，使高密度聚乙烯材料更加符合3D打印材料的 特点，但是该发明制备的3D打印材料密度较高，应用受限。

随着3D打印技术的高速发展，3D打印材料作为3D打印技术中的重要组成部分也越 加收到重视，而目前低密的3D打印陶瓷材料的很少，大大限制了3D打印材料的选择，因此， 开发一种适用于3D打印的低密度陶瓷材料，对促进3D打印的发展，丰富3D打印材料具有重 要意义。

发明内容

本发明目的：为了丰富3D打印材料种类，本发明提供一种用于3D打印的低密度陶 瓷材料，其流动性好，密度低，耐磨，耐腐蚀，力学性能优异且生态环保，为3D打印材料提供 更多的选择。

本发明采用的技术方案：为了解决上述问题，提供了一种用于3D打印的低密度陶 瓷材料，由包含多孔轻质碳酸钙和杨木粉的以下材料以重量份为单位组成：

聚乙烯40-50

多孔轻质碳酸钙35-45

杨木粉10-20

石墨1.0-2.5

硅烷偶联剂0.8-1.6

铝酸酯0.2-0.4。

进一步地，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种或多种。

进一步地，所述多孔轻质碳酸钙为轻质多孔球形碳酸钙，粒径介于1微米和10微米 之间，孔径介于50纳米和200纳米之间，孔隙率介于50%和60%之间。

进一步地，述杨木粉细度介于1000目和5000目之间，含水率低于5%。