[发明专利]一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂及其制备方法

权利要求书

1.一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，包括以下组成成分：氢氧化铝、碳酸镁、硼酸、85%工业磷酸、尿素、木糖醇、D-山梨醇、柠檬酸、三聚磷酸铝、三聚磷酸二氢铝、去离子水，其中各个组分的质量百分比比例为：氢氧化铝4.5%-9.5%、碳酸镁1%-4%、硼酸2.5%-6.5%、85%工业磷酸30%-70%、尿素0.5%-1.5%、木糖醇1%-3%、D-山梨醇1%-3%、柠檬酸0.5%-1.5%、三聚磷酸铝1.5%-6.5%、三聚磷酸二氢铝1.5%-6.5%、去离子水7%-37%。

2.根据权利要求1所述的一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述碳酸镁作为改性剂与磷酸盐反应，形成一种非水溶的立体网状结构MgHPO4˙xH2O，水分子不易侵入其中，改善了型砂的抗吸湿性。

3.根据权利要求1所述的一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述B³⁺作为改性剂加入到酸式磷酸铝水溶液中，与磷酸反应生成磷酸硼，同时也能与多羟基的Al(OH)₃反应生成氢氧化铝络合硼酸盐，形成的上述两种物质都能增强粘结剂的粘结强度，同时也使得酸式磷酸铝水溶液的稳定性增强。

4.根据权利要求1所述的一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述Mg²⁺、B³⁺离子半径小，且化合价高，对临近的-O-H键产生强烈的影响，削弱-O-H键与H₂O分子作用，使得抗吸湿性提高。

5.根据权利要求1所述的一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述三聚磷酸铝、三聚磷酸氢二铝作为改性剂增加了磷酸盐粘结剂体系中磷酸氢二铝的含量，磷酸氢二铝作为一种后期和固化剂起反应的主要化学成分，其含量的上升，能够提高粘结剂的固化速度和粘结强度。

6.根据权利要求1所述的一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述柠檬酸、尿素作为改性剂，降低复合磷酸盐无机粘结剂的中和度，使得粘结剂体系的稳定性增强；同时，柠檬酸和尿素的加入改善磷酸盐粘结剂砂的溃散性。

7.根据权利要求1所述的一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述木糖醇、D-山梨醇作为改性剂改善磷酸盐粘结剂体系的抗吸湿性能，同时木糖醇和D-山梨醇也能改善磷酸盐粘结剂的溃散性。

8.一种3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将氢氧化铝4.5%-9.5%和去离子水7%-37%加入到反应釜中，开动搅拌并开始加热至微沸状态；

步骤二，缓慢加入85%工业磷酸30%-70%，待反应至清澈透明后，继续反应至少1h，关闭加热，待温度降至60℃后，缓慢加入碳酸镁1%-4%，60℃下保温反应至少30min，再加热至微沸状态；

步骤三，缓慢加入硼酸2.5%-6.5%，待反应至清澈透明后，继续搅拌反应至少30min，依次加入三聚磷酸铝1.5%-6.5%和三聚磷酸二氢铝1.5%-6.5%，待反应至清澈透明后，继续搅拌反应至少30min；

步骤四，依次缓慢加入尿素0.5%-1.5%、木糖醇1%-3%、D-山梨醇1%-3%和柠檬酸0.5%-1.5%，待反应至清澈透明后，继续搅拌反应至少1h，得到新型3D砂型打印用复合磷酸盐无机粘结剂，待体系温度降至室温后检测、包装。