[发明专利]一种基于高流态石膏粉体的功能型3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于高流态石膏粉体的功能型3D打印材料及其制备方法，所述功能型3D打印材料以高流态石膏粉体为打印基质，以固化剂为打印介质，以纳米SiO₂负载TiO₂为涂料，3D打印过程中先铺设一层高流态石膏粉体，再喷涂一层固化剂，最后喷一层纳米SiO₂负载TiO₂，以此循环，逐层打印堆叠，成型得到3D打印产品。本发明采用助流粉体，使得在3D打印铺粉过程中提高了铺平效率，增加了涂料层纳米SiO₂负载TiO₂作为功能材料，使得成型后的产品强度高(强度为8‑15MPa)、色彩可调，并且具备净化空气的能力。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种基于高流态石膏粉体的功能型3D打印材料及其制备方法。

背景技术

3DP打印技术是快速成型技术的一种，其原理是先铺一层粉末，然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘结，形成零件截面，然后不断重复铺粉、喷涂、粘结的过程，层层叠加，获得最终打印出来的零件。

石膏具有微膨胀性，表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性，是用来制作雕塑的绝佳材料。与其他3D打印材料相比，石膏具有以下优势：精细的颗粒粉末，颗粒直径易于调整；价格相对较低，性价比高；安全环保，无毒无害；材料本身为白色，打印模型可实现彩色，支持全彩色打印。这些优势使得石膏材料在3D打印中得以广泛应用。

3DP打印过程中，机械铺粉时，石膏粉体流动性差会导致铺粉不能完全铺平，打印构件就会因为结构缺损而造成力学强度差。因此，提高石膏粉体流动性，对打印过程中铺粉效果的提升和构件的力学性能改善具有显著意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于高流态石膏粉体的功能型3D打印材料及其制备方法，该3D打印材料流动性良好，布料均匀密实，同时引入纳米SiO₂负载TiO₂制成的涂料，使之具有光催化降解甲醛的功能。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种基于高流态石膏粉体的功能型3D打印材料，所述功能型3D打印材料以高流态石膏粉体为打印基质，以固化剂为打印介质，以纳米SiO₂负载TiO₂为涂料，3D打印过程中先铺设一层高流态石膏粉体，再喷涂一层固化剂，最后喷一层纳米SiO₂负载TiO₂，以此循环，逐层打印堆叠，成型得到3D打印产品。

按上述方案，所述高流态石膏粉体为α半水石膏粉与助流粉体的混合物，助流粉体用量为α半水石膏粉质量的1-3％，高流态石膏粉体的堆积角为25-35°。

按上述方案，所述助流粉体为单分散二氧化硅微球，平均粒径为20-1000nm，其与纯水的接触角为135-170°，与固化剂的接触角为5-15°。

按上述方案，所述固化剂为醇溶液和颜料按质量比1：1的混合物，所述固化剂在高流态石膏粉体中的渗透深度为0.5-2mm，固化速度为1-300s。

按上述方案，所述醇溶液的原料及质量百分比为：2-丙醇10-20％，二甘醇10-20％，水60-80％。

按上述方案，所述颜料为芳香烃、多醇类、脂肪烃、醚酯的一种或几种与染料墨水、水按质量比1：0.5：1的混合物。

按上述方案，所述染料墨水为蓝、红、黄、黑色墨水中的一种，染料墨水粒子粒径小于1μm，密度为0.7～1.6g/cm³，表面张力为7～35mN/m。