[发明专利]一种用于3DP工艺的粘结剂及其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 201910963334.1 申请日: 2019-10-11
公开(公告)号: CN110845965A 公开(公告)日: 2020-02-28
发明(设计)人: 刘金洋;倪培燊;邓欣 申请(专利权)人: 季华实验室
主分类号: C09J4/02 分类号: C09J4/02;C09J4/06;C09J11/04;C09J11/06;C09J11/08;C09J133/12;B33Y70/10
代理公司: 惠州市超越知识产权代理事务所(普通合伙) 44349 代理人: 杨光
地址: 528000 广东省佛山市*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 dp 工艺 粘结 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明属于增材制造领域,公开了一种用于3DP工艺的粘结剂及其制备方法和应用,所述粘结剂包括以下质量分数组分:基料60‑80%、表面活性剂1‑5%、液相石蜡1‑5%,氧化铝溶胶1‑20%,无水硫酸镁1‑5%、非离子表面活性剂0‑1%。本发明对粉末有良好的促进硬化效果,上机实验效果较好,能顺畅地打印,产生气泡量合适,打印清晰,精度好,速度快,打印后干燥较快,不堵塞和腐蚀打印头,且能够持续打印,稳定性好,安全无味。

技术领域

本发明属于增材制造领域,具体涉及金属、陶瓷、复合材料的3DP制造工艺用粘结剂及其制备方法和应用。

背景技术

3DP法三维打印(Three-DimensionPrinting,3DP),又称粘结剂喷射(BinderJetting,BJ)技术,该技术是基于离散堆积的原理,通过喷射粘结剂(和固化剂)粘结金属或非金属粉末堆积成所需三维实体。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理,依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据,逐层对粉末进行喷涂粘结,最终得到固体成型零件,之后进行烧结处理可以获得更高的强度。

3DP法金属三维打印技术目前还处于研究阶段,打印坯尺寸的精度除了受设备性能及打印工艺的影响外,与金属粉末及粘结剂的性质密切相关。例如:金属粉末的球形度、粒径大小、粘结剂的粘度、表面张力等性质,影响着粘结剂在粉末表面的铺展、渗透或其他的作用形式,从而影响打印坯尺寸的精度。

粘结剂作为3DP技术中重要的辅助材料之一,需要粘结强度高,流动性好,固化速度快,表面张力适宜、环保方便等技术要求。然而随着3DP技术的快速发展,越来越多的新材料出现,其中包括:金属材料、陶瓷材料、橡胶材料、光敏树脂等,新型材料具备良好的性能和特点,而目前的粘结剂不能满足新材料的打印成型的需求。因此发明一种能广泛运用于新材料3DP打印成型用粘结剂对3DP的应用具有重要的意义。

目前采用金属粉末进行3DP工艺存在以下缺点:

1、打印过程中使用胶质粘结剂会使喷头堵塞,进而影响制造的精度和效果。因此喷头对喷射液体粘度和表面张力范围的严格要求,很大程度上也限制了3D打印技术使用粘结剂的范围。2、利用3DP技术打印出的金属制品只能通过粉末粘结,受粘结剂材料限制,打印出来的成品致密度较低。这使得3DP制造工艺对粘结剂的要求也越来越高,因而要求人们对原有的粘结剂性能进行改善并不断开发出新型粘结剂。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种用于3DP工艺的粘结剂及其制备方法和应用,本发明对粉末有良好的促进硬化效果,上机实验效果较好,能顺畅地打印,产生气泡量合适,打印清晰,精度好,速度快,打印后干燥较快,不堵塞和腐蚀打印头,且能够持续打印,稳定性好,安全无味。

本发明的技术方案为:

一种用于3DP工艺的粘结剂,包括以下质量分数组分:基料70-80%、表面活性剂1-5%、液相石蜡1-5%,氧化铝溶胶1-20%,无水硫酸镁1-5%、非离子表面活性剂0-1%。

进一步的,所述基料为光敏树脂类有机物,包括聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种的组合,但不仅限于这几种。

进一步的,所述表面活性剂为甲基苯磺酰氯、1-氯四唑、二环己基碳二亚胺、硬酯酸中的一种或多种的组合。

优选的,所述表面活性剂加入量与金属粉质量比为1-5:100。

进一步的,所述非离子表面活性剂为Surfynol465,但不限于此。Surfynol465现有技术中是美国气体化工双子星非离子表面活性剂,它具有优秀的亲水性、润湿、低泡等性能。具有优秀地降低水基体系表面张力性能,特别是降低动态表面张力。

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