[发明专利]一种用于3D打印的保温隔热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印制造领域，具体涉及一种用于3D打印的保温隔热材料及其制备 方法。

背景技术

3D打印技术是制造业领域的一项新兴技术，有着巨大的发展前景，但是耗材却成 了目前制约3D打印技术广泛应用的关键因素，而保温材料作为3D打印耗材的一种，更是有 待发掘。

中国专利公开号为CN104177815A公开了3D打印用聚氨酯复合材料及其制备方法， 该方法将将甲苯二异氰酸酯与丙酮混合，加入四乙基溴化铵，室温搅拌，再依次加入偶氮二 异丁基脒盐酸盐、3-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌，然后加入聚氨酯颗粒，加热搅拌，冷却 得3D打印用聚氨酯复合材料。该方法制备的3D打印用聚氨酯复合材料具有制备工艺简单， 生产成本低，打印成型后的材料密度小，具有良好的电绝缘性能，但是该方法并没有很好的 利用聚氨酯优良的低导热和保温作用。

中国专利公开号为CN102875109A公开了改性珍珠岩保温板及其制备方法，该方法 利用硅微粉1-3份；硅溶胶3-6份；成膜助剂0.5-1.5份；水玻璃55-70份；憎水剂4-6份；膨胀 珍珠岩80份；固化剂1-2份，以硅溶胶改性珍珠岩为保温功能骨料、水玻璃为粘合剂制得改 性珍珠岩保温板，该方法制得的改性珍珠岩保温板具有保温性能好、高度防水、力学性能优 异且防火阻燃性能好的特点，但是该方法无法运用到3D打印技术中。

中国专利公开号为CN102241904A公开了一种添加开孔珍珠岩的水性膨胀型聚氨 酯/醋丙防火涂料，该方法将热固性的聚氨酯-丙烯酸酯乳液和热塑性的醋丙乳液复配为成 膜物、聚磷酸铵为酸源、白糖为碳源、双氰胺和磷酸氢二铵为气源、珍珠岩为阻燃协助剂,充 分研磨后制备得水性膨胀型防火涂料。该方法制备的开孔珍珠岩的水性膨胀型聚氨酯/醋 丙防火涂料具有防火隔热效果好,泡孔力学性能提高，但是仅适用于防火涂料。

目前，保温材料主要分为有机保温材料和无机保温材料，相比于有机保温材料，无 机保温材料的导热系数偏大，保温效果较差，但是防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳 定，而且使用寿命长；有机保温材料的导热系数小，保温效果良好，但是易燃烧，一旦发生火 灾，会加快火势蔓延，并伴有大量毒气排出，另外，有机保温材料不耐老化、变形系数大、稳 定性和安全性差。因此，开发一种既有有机保温材料的低导热系数，又有无机保温材料防火 阻燃性能的3D打印复合保温隔热材料来弥补现有3D保温材料的不足，对促进3D打印技术的 发展具有重要意义。

发明内容

本发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于3D打印技术 的保温隔热材料及其制备方法。

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打印的保温复合 材料，由包含珍珠岩和聚氨酯的以下材料组成：

珍珠岩50-80

聚氨酯20-40

乙醇10-20

硬脂酸1.0-1.2

羟基丁晴橡胶0.8-1.0

钛酸酯偶联剂0.5-0.8

即由珍珠岩、聚氨酯、乙醇、硬脂酸、羟基丁晴橡胶、钛酸酯偶联剂组成，珍珠岩作为保 温材料，具有防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、使用寿命长，但是导热系数偏大，保 温效果较差；聚氨酯作为保温材料，相比于普通有机保温材料，具有良好的阻燃性和低烟雾 性，在火中不燃烧、不熔化，无滴落物，而且毒性气体很少，是公认的最有发展前途的新型保 温隔热材料；但聚氨酯的韧性差、脆性大，易掉粉、掉渣，使得聚氨酯的应用受到限制。将珍 珠岩和聚氨酯混合制成用于3D打印的保温隔热材料，既克服了聚氨酯保温材料韧性差、脆 性大，易掉粉、掉渣的缺点，又具备珍珠岩保温材料的防火阻燃的特点和聚氨酯保温材料的 低导热系数，而且成本低廉，化学稳定性、热稳定性和加工热塑性好，非常适用于3D打印技 术中。

进一步地，所述珍珠岩为玻化闭孔，内部多孔的球形珍珠岩，粒径介于20微米和40 微米之间，在由钛酸酯偶联剂和乙醇组成的混合溶液中混合搅拌改性制得。

进一步地，所述聚氨酯为聚酯型硬质聚氨酯。

上述的用于3D打印的保温隔热材料的制备方法，包括以下步骤：