[发明专利]一种3D打印用高性能改性玻璃材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种3D打印用高性能改性玻璃材料，由以下质量份数物质构成：单晶硅粉1.5%—6.8%、纳米膨润土1.1%—3.5%、纳米菱苦土1.1%—3.5%、石墨烯3%—18%、N,N—二甲基酰胺5%—20%、聚甲基丙烯酸酯1.2%—3.5%、异丙醇0.1%—0.5%、氧化铬0—1.1%、二氧化钛0—1.5%、氧化锌0—1.3%、氧化锂0—1.5%、丙二醇单丁醚0.1—2.3%，余量为硼玻璃粉，其制备方法包括制备改性液，混料，制备玻璃基体及酸洗等四个步骤。本发明一方面生产成本低廉，原料及生产污染性及低，生产工艺简单易行，加工效率高，加工作业能耗相对低，另一方面有效的提高了玻璃表面的耐磨性、抗冲击性及热加工成型性能，从而在极大提高玻璃体满足3D打印加工成型作业的同时，另有效的提高3D打印加工工件的表面质量和加工精度。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用高性能改性玻璃材料及其制备方法，属3D打印技术领域。

背景技术

目前3D打印技术在模具、零件等众多的加工领域中均得到广泛的应用，利用3D打印设备对玻璃材料进行造型加工作业使用十分普遍，但在实际使用中发现，当前所使用的各类与3D打印设备配套使用的玻璃材料往往均为传统玻璃体，虽然可以满足使用的需要，但均不同程度存在3D打印成型后的玻璃体表面结构精度差、热收缩形变量大、工件产品结构强度、耐磨性等性能相对较差，不能有效满足工件实际使用的需要，从而严重限制了3D打印技术的推广和应用，因此针对这一现状，迫切需要开发一种可有效满足3D打印作业需要的玻璃材料，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种3D打印用高性能改性玻璃材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种3D打印用高性能改性玻璃材料，由以下质量份数物质构成：单晶硅粉1.5%—6.8%、纳米膨润土1.1%—3.5%、纳米菱苦土1.1%—3.5%、石墨烯3%—18%、N,N—二甲基酰胺5%—20%、聚甲基丙烯酸酯1.2%—3.5%、异丙醇0.1%—0.5%、氧化铬0—1.1%、二氧化钛0—1.5%、氧化锌0—1.3%、氧化锂0—1.5%、丙二醇单丁醚0.1—2.3%，余量为硼玻璃粉。

进一步的，所述的单晶硅粉、纳米膨润土和纳米菱苦土均为20—50nm粉末结构，所述的硼玻璃粉直径为40目—300目颗粒结构。

进一步的，所述的N,N—二甲基酰胺用量为纳米膨润土、纳米菱苦土和石墨烯总量的1.1—3倍。

一种3D打印用高性能改性玻璃材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，制备改性液，将纳米膨润土、纳米菱苦土、石墨烯共同添加到N,N—二甲基酰胺中，然后在50℃—80℃恒温环境下，对混合液进行超声波单向匀速搅拌2—10小时，制备得到混合液并备用；

第二步，混料，将单晶硅粉、聚甲基丙烯酸酯、异丙醇、氧化铬、二氧化钛、氧化锌、氧化锂、丙二醇单丁醚及硼玻璃粉通过搅拌设备混合均匀，然后将混合物添加到第一步制备的混合液中，并在25℃—60℃恒温环境下，对混合液进行超声波单向匀速搅拌30—120分钟；

第三步，制备玻璃基体，完成第二步后，将混合物在15—30分钟内加热至150℃—300℃，并使混合物呈熔融态后保温5—30分钟并保持对熔融态混合物进行超声波搅拌，完成保温将混合物冷却至常温，最后将降温后的混合物破碎得到直径为1—5毫米的颗粒物，即可得到玻璃基体；

第四步，酸洗，完成第三步作业后，将第三步制备得到的玻璃基体添加到20℃—50℃的酸液中，在搅拌装置驱动作业下匀速单向搅拌酸洗10—30分钟，然后对酸洗后的玻璃基体通过去离子水干燥作业，即可得到成品3D打印用玻璃材料。

进一步的，所述的第一步中，在进行搅拌作业时，同时对混合液进行紫外线照射，且紫外线波长为150—200nm。