[发明专利]一种利用香蕉秆和粘土制备的打印用耗材

说明书

【技术领域】

本发明属于3D打印用材料制备技术领域，具体涉及一种利用香蕉秆和粘土制备的打印用耗材。

【背景技术】

3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或香蕉秆等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，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，已经有使用这种技术打印而成的零部件，该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。虽然3D打印技术有着上述的技术优势，但是从其它方面来说，又存在一定的劣势，重点体现在材料方面，可以说是一个非常大的短板，材料品种贫乏，价格昂贵，直接制约着整体发展。从技术角度而言，3D打印不是一项高深艰难的技术，它与普通打印的区别就在于打印材料。以色列的Object是掌握最多打印材料的公司，它已经可以使用14种基本材料并在此基础上混搭出107种材料，两种材料的混搭使用、上色也已经实现。但是，这些材料种类与日常使用材料相比，还相差甚远，不仅如此，这些材料的价格便宜的几百元一公斤，昂贵的要四万元左右。

中国近二十年来由于煤、电、天然气的普及、各种工业制品的丰富，农村对香蕉秆的需求减少，香蕉秆的处理成为了一个严重的社会问题，很多地方农民仍然直接在地里燃烧香蕉秆，引发空气污染、火灾、飞机无法正常起降等后果。香蕉秆3D打印材料不仅生产成本低，还减少二氧化碳的排放量。对香蕉秆回收，解决农作物资源的浪费，将其转化为3D打印材料，扩大香蕉秆的应用范围，提高香蕉秆的附加值，具有重要的意义。

粘土作为人类应用最早的无机材料之一，具有存量丰富、成本低廉的优点，至今依然是人们生活中应用最多的无机材料，粘土不仅可用于陶瓷材料的烧制，房屋修建、铺设道路等，还能用于工业，如高分子材料中的填料、废水的处理、金属的冶炼等。随着3D打印技术的发展，各种材料被应用于3D打印，传统材料的使用工艺也发生了改变，3D打印技术的出现，同样为粘土的使用工艺提供了新的思路。在利用3D打印技术成型陶瓷产品的时候，人们使用的3D打印材料都是通过粘土烧制而成的陶瓷粉末，然后通过直接或间接的工艺得到陶瓷产品，但陶瓷粉末的制备工艺复杂且成本高昂，严重阻碍了3D打印技术在陶瓷成型上的发展和应用。粘土本身具有优异的粘性和可塑性，可直接成型制成陶瓷坯体，然后烧结得到陶瓷，但由于工艺、技术的缺陷，成型的陶瓷胚体具有结构简单，尺寸精度差等缺点，严重限制了粘土及其制品在生活中的应用，如果将3D打印技术用于粘土进而成型得到陶瓷，完全可以完善并解决上述的缺陷，因此，将粘土用于3D打印成型对粘土及其制品在生活中的应用具有重要意义和市场价值。

未经过改性处理的粘土材料不适用于3D打印成型，高塑性的粘土力学性能较差，不利于成型过程中的支撑和造型，而力学性能好的粘土粘结性和塑性较差，不利于成型过程中的粘结和挤出，因而，需要对粘土进行改性处理，得到适合用于3D打印技术的粘土材料，是粘土能用于3D打印技术的前提条件。

石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

【发明内容】

本发明提供一种利用香蕉秆和粘土制备的打印用耗材，以解决现有香蕉秆资源浪费等问题。本发明可充分回收利用香蕉秆和高岭土，扩大了香蕉秆和高岭土的应用范围，提高了香蕉秆和高岭土的附加值。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种利用香蕉秆和粘土制备的打印用耗材，以重量份为单位，包括以下原料：香蕉秆98份、高岭土28份、聚乳酸63份、三聚磷酸钾24份、石墨烯1.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵6份、三乙醇胺皂0.5份、复合剂Ⅰ4.5份、复合剂Ⅱ3.6份；