一种用于建筑3d打印快速成型的材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种用于建筑3d打印快速成型的材料及其制备方法 (Material for building 3D printing rapid prototyping and preparation method thereof ) 是由 刘翰廷 吴长忠 于 2021-02-22 设计创作，主要内容包括：本发明适用3D打印领域,提供一种用于建筑3D打印快速成型的材料,包括原料和水,其中水占原料的质量百分比为10-13%,所述原料包括以下重量份的组分：ABS工程塑料80-100份、百力摩丙乳3-5份、炭黑0.2-0.4份、石墨烯8-10份、粘土10-12份、耐碱玻璃短纤维0.1-0.3、光引发剂1-3份、聚乙烯醇10-12份和偶联剂0.5-0.7份；通过ABS工程塑料和光引发剂的联合使用可在打印后快速干燥,利于快速成型。(The invention is suitable for the field of 3D printing, and provides a material for building 3D printing rapid prototyping, which comprises raw materials and water, wherein the water accounts for 10-13% of the raw materials by mass, and the raw materials comprise the following components in parts by weight: 80-100 parts of ABS engineering plastic, 3-5 parts of Baili propyl emulsion, 0.2-0.4 part of carbon black, 8-10 parts of graphene, 10-12 parts of clay, 0.1-0.3 part of alkali-resistant glass short fiber, 1-3 parts of photoinitiator, 10-12 parts of polyvinyl alcohol and 0.5-0.7 part of coupling agent; the ABS engineering plastic and the photoinitiator can be used together to quickly dry after printing, which is beneficial to quick forming.)
技术领域
本发明属于3D打印领域，尤其涉及一种用于建筑3D打印快速成型的材料及其制备方法。
背景技术
3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，该技术最早在20世纪80年代中期由美国提出。
3D打印常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是制造业有代表性的颠覆性技术。
行车车架、汽车方向盘甚至飞机零件等大物品，需要较大的打印机和更大的放置空间，这一技术如今在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑、汽车等。3D打印技术在建筑领域具有良好的使用前景。
现有用于建筑3D打印的材料打印后干燥速度较慢，从而不利于快速成型，会影响产品质量。
发明内容
本发明提供一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下组分：ABS工程塑料、百力摩丙乳、炭黑、石墨烯、粘土、耐碱玻璃短纤维、光引发剂、聚乙烯醇和偶联剂，通过ABS工程塑料和光引发剂的联合使用可在打印后快速干燥，利于快速成型。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料80-100份、百力摩丙乳3-5份、炭黑0.2-0.4份、石墨烯8-10份、粘土10-12份、耐碱玻璃短纤维0.1-0.3、光引发剂1-3份、聚乙烯醇10-12份和偶联剂0.5-0.7份。
优选地，一种用于建筑3D打印快速成型的材料，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料85-95份、百力摩丙乳3.5-4.5份、炭黑0.25-0.35份、石墨烯8.5-9.5份、粘土10.5-11.5份、耐碱玻璃短纤维0.15-0.25、光引发剂1.5-2.5份、聚乙烯醇10.5-11.5份和偶联剂0.55-0.65份。
优选地，一种用于建筑3D打印快速成型的材料，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料90份、百力摩丙乳4份、炭黑0.3份、石墨烯9份、粘土11份、耐碱玻璃短纤维0.2、光引发剂2份、聚乙烯醇11份和偶联剂0.6份。
优选地，一种用于建筑3D打印快速成型的材料，所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和者1-羟基环己基苯基甲酮中的任意一种或者多种。
优选地，一种用于建筑3D打印快速成型的材料，所述的偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
优选地，一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份，将已干燥的ABS工程塑料80-100份、炭黑0.2-0.4份、石墨烯8-10份、耐碱玻璃短纤维0.1-0.3、光引发剂1-3份、聚乙烯醇10-12份和偶联剂0.5-0.7份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，在180～200°C条件下进行熔融，挤出造粒，料筒温度为：料斗部150～170°C，料筒前部180～200°C，模头温度180～190°C，模具温度190～210°C，螺杆转速为150～180r/min，得到混合物A；
（2）将混合物A进行粉碎研磨至200目～220目，得到粉末A：
称取对应重量份的粘土10-12份，在温度为390°C～410°C的条件下煅烧4小时～5小时，之后冷却至30°C～40°C，并粉碎至200目～220目，然后研磨1小时～2小时，干燥得到粉末B；
（3）然后将混合物A和粉末B进行混合搅拌，且加入水，120r/min～150r/min混合30min，然后干燥5-6h得到3D打印材料。
优选地，一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，在步骤4）中，在60-80°C条件下，干燥5-6h得到3D打印材料。
综上所述，由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明提供了一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下组分：ABS工程塑料、百力摩丙乳、炭黑、石墨烯、粘土、耐碱玻璃短纤维、光引发剂、聚乙烯醇和偶联剂，通过ABS工程塑料和光引发剂的联合使用可在打印后快速干燥，利于快速成型。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的用于建筑3D打印的材料打印后干燥速度较慢，从而不利于快速成型，会影响产品质量，本发明通过ABS工程塑料和光引发剂的联合使用可在打印后快速干燥，利于快速成型。
实施例1
一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料80份、百力摩丙乳3份、炭黑0.2份、石墨烯8份、粘土10份、耐碱玻璃短纤维0.1、光引发剂1份、聚乙烯醇10份和偶联剂0.5份。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和者1-羟基环己基苯基甲酮中的任意一种或者多种。
所述偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份，将已干燥的ABS工程塑料80份、炭黑0.2份、石墨烯8份、耐碱玻璃短纤维0.1、光引发剂1份、聚乙烯醇10份和偶联剂0.5份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，在180°C条件下进行熔融，挤出造粒，料筒温度为：料斗部150°C，料筒前部180°C，模头温度180°C，模具温度190°C，螺杆转速为150r/min，得到混合物A；
（2）将混合物A进行粉碎研磨至200目，得到粉末A：
称取对应重量份的粘土10份，在温度为390°CC的条件下煅烧4小时，之后冷却至30°C，并粉碎至200目，然后研磨1小时，干燥得到粉末B；
（3）然后将混合物A和粉末B进行混合搅拌，且加入水，120r/min混合30min，然后在60°C条件下，干燥5h得到3D打印材料。
实施例2
一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料85份、百力摩丙乳3.5份、炭黑0.25份、石墨烯8.5份、粘土10.5份、耐碱玻璃短纤维0.15、光引发剂1.5份、聚乙烯醇10.5份和偶联剂0.55份。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和者1-羟基环己基苯基甲酮中的任意一种或者多种。
所述偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份，将已干燥的ABS工程塑料85份、炭黑0.25份、石墨烯8.5份、耐碱玻璃短纤维0.15、光引发剂1.5份、聚乙烯醇10.5份和偶联剂0.55份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，在180°C条件下进行熔融，挤出造粒，料筒温度为：料斗部150°C，料筒前部180°C，模头温度180°C，模具温度190°C，螺杆转速为150r/min，得到混合物A；
（2）将混合物A进行粉碎研磨至200目，得到粉末A：
称取对应重量份的粘土10.5份，在温度为390°CC的条件下煅烧4小时，之后冷却至30°C，并粉碎至200目，然后研磨1小时，干燥得到粉末B；
（3）然后将混合物A和粉末B进行混合搅拌，且加入水，120r/min混合30min，然后在60°C条件下，干燥5h得到3D打印材料。
实施例3
一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料90份、百力摩丙乳4份、炭黑0.3份、石墨烯9份、粘土11份、耐碱玻璃短纤维0.2、光引发剂2份、聚乙烯醇11份和偶联剂0.6份。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和者1-羟基环己基苯基甲酮中的任意一种或者多种。
所述偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份，将已干燥的ABS工程塑料90份、炭黑0.3份、石墨烯9份、耐碱玻璃短纤维0.2、光引发剂2份、聚乙烯醇11份和偶联剂0.6份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，在180°C条件下进行熔融，挤出造粒，料筒温度为：料斗部150°C，料筒前部180°C，模头温度180°C，模具温度190°C，螺杆转速为150r/min，得到混合物A；
（2）将混合物A进行粉碎研磨至200目，得到粉末A：
称取对应重量份的粘土11份，在温度为390°CC的条件下煅烧4小时，之后冷却至30°C，并粉碎至200目，然后研磨1小时，干燥得到粉末B；
（3）然后将混合物A和粉末B进行混合搅拌，且加入水，120r/min混合30min，然后在60°C条件下，干燥5h得到3D打印材料。
实施例4
一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料95份、百力摩丙乳4.5份、炭黑0.35份、石墨烯9.5份、粘土11.5份、耐碱玻璃短纤维0.25、光引发剂2.5份、聚乙烯醇11.5份和偶联剂0.65份。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和者1-羟基环己基苯基甲酮中的任意一种或者多种。
所述偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份，将已干燥的ABS工程塑料95份、炭黑0.35份、石墨烯9.5份、耐碱玻璃短纤维0.25、光引发剂2.5份、聚乙烯醇11.5份和偶联剂0.65份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，在180°C条件下进行熔融，挤出造粒，料筒温度为：料斗部150°C，料筒前部180°C，模头温度180°C，模具温度190°C，螺杆转速为150r/min，得到混合物A；
（2）将混合物A进行粉碎研磨至200目，得到粉末A：
称取对应重量份的粘土11.5份，在温度为390°CC的条件下煅烧4小时，之后冷却至30°C，并粉碎至200目，然后研磨1小时，干燥得到粉末B；
（3）然后将混合物A和粉末B进行混合搅拌，且加入水，120r/min混合30min，然后在60°C条件下，干燥5h得到3D打印材料。
实施例5
一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下重量份的组分：
ABS工程塑料100份、百力摩丙乳5份、炭黑0.4份、石墨烯10份、粘土12份、耐碱玻璃短纤维0.4、光引发剂3份、聚乙烯醇12份和偶联剂0.7份。
所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和者1-羟基环己基苯基甲酮中的任意一种或者多种。
所述偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
一种用于建筑3D打印快速成型的材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份，将已干燥的ABS工程塑料100份、炭黑0.4份、石墨烯10份、耐碱玻璃短纤维0.3、光引发剂3份、聚乙烯醇12份和偶联剂0.7份混合均匀投放进锥形双螺杆挤出机，在180°C条件下进行熔融，挤出造粒，料筒温度为：料斗部150°C，料筒前部180°C，模头温度180°C，模具温度190°C，螺杆转速为150r/min，得到混合物A；
（2）将混合物A进行粉碎研磨至200目，得到粉末A：
称取对应重量份的粘土12份，在温度为390°CC的条件下煅烧4小时，之后冷却至30°C，并粉碎至200目，然后研磨1小时，干燥得到粉末B；
（3）然后将混合物A和粉末B进行混合搅拌，且加入水，120r/min混合30min，然后在60°C条件下，干燥5h得到3D打印材料。
综上所述：本发明提供了一种用于建筑3D打印快速成型的材料，包括原料和水，其中水占原料的质量百分比为10-13%，所述原料包括以下组分：ABS工程塑料、百力摩丙乳、炭黑、石墨烯、粘土、耐碱玻璃短纤维、光引发剂、聚乙烯醇和偶联剂，通过ABS工程塑料和光引发剂的联合使用可在打印后快速干燥，利于快速成型。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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