[发明专利]蜡型3D材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种蜡型3D材料及其制备方法和应用。该蜡型3D材料蜡型3D材料，其特征在于，包括成型材料和支撑材料；所述成型材料由包括如下质量百分比的原料制备而成：60％～80％精制石蜡；5％～12％微晶蜡；8％～15％增粘剂1；3.5％～15％增韧剂1；1％～5％填料；所述精制石蜡中碳原子数为28至32的烃类化合物占精制石蜡的摩尔百分含量为92％～96％；所述支撑材料由包括如下质量百分比的原料制备而成：60％～80％有机硅改性聚乙二醇；15％～30％增粘剂2；2％～10％增韧剂2；所述增韧剂2选自菊糖、琼脂和壳聚糖中的至少一种。其成型材料针入度适中、体积收缩率低、线性收缩率低、韧性好、打印不堵喷头、成型不软塌，其支撑材料针入度低、体积收缩率低、醇溶性好、对成型材料无损伤、后期易除去。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种蜡型3D材料及其制备方法和应用。

背景技术

与传统技术相比，3D打印技术具有节省时间成本、可快速个性化定制、可设计高复杂结构件、无需开模、可多次反复试样研究等优势，因此，3D打印技术已逐渐广泛应用于珠宝首饰加工、牙科义齿加工、航天航空等高精密铸造领域。

目前，有多种材料与3D打印技术已应用于这些领域，如将立体光固化成型法(Stereo lithography Appearance，SLA)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、数字光处理(Digital Light Processing，DLP)和多喷头打印(MultiJet Printing，MJP)等3D打印技术应用于塑料、金属、蜡等材料进行模型打印，特别是MJP和DLP这两种技术的打印机已在高精密铸造行业占有一定市场，但是，由于应用蜡材的MJP 3D打印技术具有更高的精密度和更可靠的铸造性能而得到市场的青睐。

其中，美国3D systems公司推出的运用MJP技术的Projet MJP 2500w，打印机精度达到16μm层厚，高吞吐量，打印速度快，具有FDM型、SLA型或DLP型打印机无法比拟的优势，因此具有极大的运用前景。

目前应用于此类技术的蜡材不多，在成型材料方面，美国3D systems公司推出的紫蜡，价格昂贵，体积收缩率较高(达2.2％)，且较脆，给运输带来诸多不便，而国内也有少许厂家针对此蜡型成型材料进行研究与开发，但经常出现较脆、堵喷头、成型软塌和铸造失蜡有灰分残留的不良现象。在支撑材料方面，美国3D systems公司推出的白蜡，价格昂贵，且材料刚性低，针入度较大(达1.5dmm)，收缩率较大(达2％)，而国内也有少许厂家针对此蜡型支撑材料进行研究与开发，但也经常会出现堵头、不容易清除等现象。

中国专利CN106118082A中公开了一种以石蜡、蜂蜡、环氧树脂、固化剂、粘度调节剂、增韧聚合物、高硬度聚合物、填充材料、染料和相转移剂为原料制备而成的3D打印成型材料，但是该材料存在以下不足：①该材料加入环氧树脂、高硬度聚合物、填充材料与蜡的相容性较差，且含有大量高分子聚合物，难挥发分解，失蜡性能较差；②材料结晶粗糙，导致打印出来的工件表面粗糙。

中国专利CN106366672A中公开了一种以烃蜡、基础蜡、蜡、低分子量聚乙烯之一或其组合再加上优化添加剂作为原料制备而成的3D打印结构材料，但该材料打印出来的工件较脆，运输过程中容易脆裂损坏。

中国专利CN107936582A中公开了一种以硬质蜡、软质蜡、增粘剂、成核剂、填料、表面活性剂、分散剂、抗氧剂和色粉作为原料制备而成的3D打印成型蜡，但该材料添加单分散聚苯乙烯微球在材料中只是呈分散状态，而且软化点较高，容易在65-85℃的打印喷嘴中聚集堵塞。

中国专利CN105504836A中公开了一种以石蜡、粘度调节剂、稳定剂、韧性聚合物、塑化剂、高硬度聚合物、低收缩树脂、填充材料、染料和相转移剂为原料制备而成的蜡型支撑材料，虽然一定程度降低了针入度和提高了材料的韧性，但其中加入的韧性聚合物和高硬度聚合物等含有大量高分子聚合物，不溶于水，也不溶于低级醇溶液，给后期清洗去除支撑材料带来极大困难。