[发明专利]一种石膏基3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种石膏基3D打印材料及其制备方法，该石膏基3D打印材料，按重量份计，包括以下组分：石膏：100份，缓凝组分：0.01‑1份，氢氧化钙：0‑0.1份，减水剂：0‑1份，触变增稠改性剂：0.1‑4份。本发明的石膏基3D打印材料采用外加剂对石膏进行改性，使其具有较长的缓凝时间、较高的屈服强度、较好的堆积性能，且本发明避免了现有石膏基3D打印材料中胶结剂的使用，大大降低了生产成本，且绿色环保。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种石膏基3D打印材料及其制备方法。

背景技术

挤出成型3D打印的基本原则是简单的物理学技术。由于运用挤压打印材料的方式打印，可以通过一个喷嘴作为成型部件，简单的将材料挤压喷出然后沉积，一层一层的创建三维实体对象，材料挤压动力可以以压缩空气为动力源或机械螺杆驱动。决定挤出成型3D打印成功的主要因素是：材料可以挤压而具有流动性，材料在流变性能上具有剪切稀变的特性；材料挤压后能自固化而支撑上面重量。

目前石膏基材料的3D打印主要以胶结剂作为固化剂，利用胶结剂的粘接性能来成型，因此成型强度较低，且胶结剂的使用，使得石膏基材料的3D打印成本较高，并容易污染环境。

因此，开发一种成型强度、生产成本低、绿色环保的石膏基3D打印材料是目前亟待解决的问题之一，而相关研究极少。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种石膏基3D打印材料，以解决现有石膏基3D打印材料成型强度低、生产成本高、易对环境造成污染的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种石膏基3D打印材料，按重量份计，包括以下组分：

石膏：100份，缓凝组分：0.01-1份，氢氧化钙：0.01-0.1份，减水剂：0.01-1份，触变增稠改性剂：0.1-4份。

可选地，所述石膏为生石膏、磷石膏、氟石膏、半水石膏、芒硝石膏、高强石膏中的一种或多种。

可选地，所述缓凝组分为蛋白类缓凝剂、柠檬酸钠、酒石酸钾、丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠中的一种或多种。

可选地，所述减水剂为磷酸盐梳状聚合物、聚羧酸系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、萘系减水剂中的一种或多种。

可选地，所述触变增稠改性剂为纤维素纳米晶体、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、有机膨润土、凹凸棒土、气相白炭黑、亲水性气相纳米二氧化硅中的一种或多种。

本发明的第二目的在于提供一种制备上述石膏基3D打印材料的方法，该制备方法包括以下步骤：

1)设计待打印物体的三维模型信息，并将三维模型信息转换为加工代码后输入到3D打印机上；

2)将所述石膏、所述缓凝组分、所述氢氧化钙、所述减水剂、所述触变增稠改性剂与水混合均匀，得到石膏基3D打印浆体；

3)采用3D打印机挤出所述石膏基3D打印浆体，得到石膏基3D打印坯体；

4)将所述石膏基3D打印坯体干燥后，打磨、抛光，得到石膏基3D打印材料。

可选地，所述步骤2)中将所述石膏、所述缓凝组分、所述氢氧化钙、所述减水剂、所述触变增稠改性剂与水混合均匀，得到石膏基3D打印浆体，包括：

将所述氢氧化钙与所述石膏混合后溶于一定份数的水，得到石膏浆体；

将所述缓凝组分、所述减水剂与所述触变增稠改性剂溶于剩余份数的水，得到外加剂溶液；

将所述石膏浆体和所述外加剂溶液混合均匀，得到石膏基3D打印浆体。