[发明专利]一种大型3D打印支撑材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大型3D打印支撑材料及其制备方法，其主要材料为碳酸钙填充母粒、热塑性弹性体、发泡剂、表面改性剂、塑化剂、抗氧剂，其中碳酸钙填充母粒为主要成分，热塑性弹性体为粘结剂。本发明主要材料碳酸钙填充母粒和热塑性弹性体材料便宜，而且环保；发泡剂的加入使材料强度和韧性降低，便于拆除，表面改性剂增加了支撑面与主体材料的附着性；在3D打印应用中，该支撑材料可塑性强，可以与主体材料完全的分离，并且强度和韧性低可以不借用工具直接拆除，成型零件的外形不会因支撑材料的剥离而损伤；相比水溶性支撑材料，不需要水更加的环保和经济，更适合采用螺杆挤出的3D打印机。

技术领域

本发明涉及3D打印材料，特别涉及一种大型3D打印支撑材料及其制备方法。

背景技术

3D打印主要有FDM熔融沉积、SLS激光烧结等技术，其中以FDM熔融沉积应用最为广泛，该技术是将高分子塑料熔融按照特定的轨迹层层堆积，打印出模型制品。当制品中出现悬空、中空结构时，选择支撑材料进行打印成型，在打印完成后去除。支撑材料在异形件打印中具有重要的作用，关系到打印的应用推广。随着3D打印向大型化，工业化方向发展，使用螺杆挤出能够得到更快的打印速度和材料的塑化效果。综合考虑打印大型中空制件，必须使用颗粒便于去除的支撑材料。支撑材料与主体材料必须分离，还必须考虑两者在分离前具有良好的粘结性，避免表层材料坍陷和不能按照轨迹堆叠。

市面主要的3D打印支撑材料采用水溶性的方案，后处理需要大量的水和容器，工艺比较复杂，从经济和环保的角度的不利于大型3D打印制件的推广和使用。水溶性方案使用的水溶性材料主要为聚乙烯醇PVA、聚氧化乙烯等，此类材料价格昂贵，使打印成本提高，并不利于大量使用。普通的3D打印支撑材料制备方法为将材料挤出拉丝，主要使用在桌面的3D打印中，无法使用在以螺杆挤出的大型3D打印中。因此，现有技术存在问题，需要进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大型3D打印支撑材料及其制备方法，该材料适合单螺杆挤出成型，具有良好的支撑性，并与主体材料具有良好的粘结性，成型后不需要借用特殊的工艺可以直接拆除，并且能与主体材料完全的分离。

为了实现上述目的，本发明提供一种大型3D打印支撑材料，该支撑材料质量百分比组成包括：碳酸钙填充母粒60～90％、热塑性弹性体10～30％、发泡剂0.1～5％、表面改性剂0.1～5％、塑化剂0.5～1、抗氧剂0.3～1。

为了实现上述发明的目的，其中主要材料选用碳酸钙填充母粒，母粒是以1500目的碳酸钙粉体加PP载体混合加工而成，2000目的碳酸钙粉体加LDPE载体混合加工而成。

为了实现上述发明的目的，其中热塑性弹性体选自TPV、TPE、TPO中的一种或多种。

为了实现上述发明的目的，其中发泡剂为偶氮二甲酰胺AC发泡剂，选自AC-1600、AC-1601、AC-1500W、AC-1900中的一种或多种。

为了实现上述发明的目的，其中表面改性剂选自马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物、松香其中的一种。

为了实现上述发明的目的，其中塑化剂选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)中的一种或多种。

为了实现上述发明的目的，其中抗氧剂选自四季戊四醇酯或者[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]。

为了实现上述发明的目的，解决支撑材料与实际应用各种存在的问题，本发明提供以一种大型3D打印支撑材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)、将碳酸钙填充母粒原料分别置于80～90℃恒温干燥箱内干燥2～4h；