[发明专利]一种橡胶3D打印成型原料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶材料加工领域，具体涉及一种橡胶3D打印成型原料的制备方法。

背景技术

三维立体打印机是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术，它是一种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。是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。3D打印技术广泛应用于汽车、家电、电动工具、医疗、机械加工、精密铸造、航空航天、工艺品制造及儿童玩具等行业。3D打印的主要优势包括有：1、制造复杂物品；2、产品多样化不增加成本；3、生产周期短；4、零技能制造；5、不占空间、便携制造；6、节省材料。

3D打印技术要应用在橡胶制品，则橡胶制品在结构上和使用的原材料要适应3D打印技术的要求。橡胶制品大部分使用单一的混合材料，为了获得必要的物理机械性能、物理化学性能，使用了各种配合剂和填充剂，同时还需经过硫化工艺，这对3D打印技术要求的原材料来说，只要把硫化工艺融入3D打印技术所使用的改性材料是可以实现的。目前3D打印技术已成功打印出球靴等橡胶制品。因此，从理论上来说，3D打印技术可以应用于许多类型的橡胶制品，但是，采用3D技术大规模生产橡胶制品还有很大距离：一是生产成本太高；二是生产速度太低；三是生产出来的橡胶制品很难符合使用要求。然而，在作为高端橡胶制品的单件生产是可行而前景看好的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种使用条件简单、环境污染小、产品性能好、精度高、流动性好、机械强度高的基于橡胶弹性体的快速成型原料及其制备方法。

为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种橡胶3D打印成型原料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将橡胶粉末、防老剂、增强剂、表面活性剂、阻燃剂、增塑剂、无机填料按预定比例配料后，放入开炼机中混炼，控制温度为40-60℃，混炼10-20min；

(2)混炼均匀后排料到压片机上再加硫化剂，升高温度100-120℃，时间为3-5min，翻炼后下片；

(3)将密炼后的材料投入到粉碎机内粉碎、筛分、筛分细度大于等于200目的粉末；

其中各原料以重量百分数计为：橡胶粉末50-70％、防老剂0.5-5％、硫化剂0.5-1％、增强剂5-10％、表面活性剂1-5％、阻燃剂0.5-1％、增塑剂1-3％、无机填料余量。

具体地，所述的橡胶粉末为丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶中的一种。

具体地，所述的橡胶粉末的平均粒度为80-200目。

具体地，所述的防老剂N-苯基-2-萘胺、N，N′-二(β-萘基)对苯二胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺中的一种或几种。

具体地，所述的硫化剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑中的一种。

具体地，所述的增强剂为纳米碳化硅晶须和聚酰亚胺纤维以重量比为(2-5)∶1混合而成，直径为10-100nm。

具体地，所述的表面活性剂为磷酸三丁酯、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠中的一种或几种。

具体地，所述的阻燃剂为磷酸三苯酯、磷酸三苯甲酯、十溴二苯醚中的一种或几种。

具体地，所述的增塑剂为古马隆树脂。

具体地，所述的无机填料为二氧化硅、碳酸钙、陶土中的一种或几种。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明提供的基于橡胶弹性体的快速成型原料使用条件简单、环境污染小、产品性能好、精度高。

(2)本发明选用的增塑剂和表面活性剂具有较好的协同作用，使得橡胶弹性体的快速成型原料流动性好、增强剂可以赋予成型制品较高的机械强度。

(3)本发明原料获取范围广泛，制备方法简单易行，成本低，有利于市场化的推广和应用。

具体实施方式

现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种橡胶3D打印成型原料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将橡胶粉末、防老剂、增强剂、表面活性剂、阻燃剂、增塑剂、无机填料按预定比例配料后，放入开炼机中混炼，控制温度为40-60℃，混炼10-20min；