[发明专利]一种利用回收玻璃制备3D打印覆膜砂的方法及制得的覆膜砂

说明书

本发明涉及一种利用回收玻璃制备3D打印覆膜砂的方法及制得的覆膜砂。采用回收玻璃、宝珠砂、铁砂为原砂，并进行高温灼烧骤冷水淬预处理，再加入多羟基树脂、分散剂、偶联剂、引发剂对原砂进行改性，之后将改性原砂加入混砂机中，控制混料机转速在100‑200rpm，在100‑150℃下加热1‑2h后，将分散剂、粘结剂、固化剂均匀喷洒在改性原砂表面，再加入辅助料，待反应完全后停止搅拌，物料冷却后取出，破碎筛分包装，得3D打印覆膜砂。本发明制得的3D打印覆膜砂，其常温抗拉伸强度达7.5‑8.5MPa，抗弯曲强度达4‑5MPa，强度具有较大幅度的提高。本发明制得的覆膜砂可替代传统覆膜砂用作3D打印行业，同时本发明的覆膜砂还适用于对强度有更高要求的3D打印产品的制备。

技术领域

本发明涉及覆膜砂领域，尤其涉及一种利用回收玻璃制备3D打印覆膜砂的方法及制得的覆膜砂。

背景技术

覆膜砂是铸件模具必不可少的原材料，是砂粒在造型前覆有一层树脂型砂或砂芯。3D打印是快速成型的一种，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、砂粒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。常在模具制造、工业设计等领域被用于制备模型。随着3D打印技术的逐渐流行，3D打印覆膜砂的制备也成为覆膜砂领域的研究重点。

随着工业化和城市化进程的加速，废弃玻璃在城市生活垃圾中占比逐渐提高，因此加强对废弃玻璃的循环再生利用，特别是废弃玻璃其他新应用的研究，真正实现废弃玻璃处理无害化和资源化成为了目前急需解决的技术问题。公开号为CN104525839A的专利中提出了一种废旧石英玻璃耐热铸造型砂及其制备方法，以废旧石英玻璃为原料来制备型砂，减少了环境污染。但该专利制备的型砂强度不高，将该型砂用作3D打印材料时，难以满足部分3D打印产品的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废弃玻璃再利用的新途径，利用回收玻璃制备高强度、抗变形的3D打印覆膜砂及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种利用回收玻璃制备3D打印覆膜砂的方法，包括以下步骤：

(1)原砂预处理：将回收玻璃用清水清洗除去表面杂质后粉碎，将玻璃粉末、宝珠砂、铁砂加入混料机中，在200-300rpm的转速下搅拌，再加入浓度为 10-15％的弱酸溶液酸化10-20min后取出，放入800-1200℃的高温炉中干燥灼烧 1-2h，灼烧后趁热直接加入到冰水中进行骤冷，取出后放入100-150℃的烘箱中烘干，得到原砂；

(2)原砂改性：将原砂、多羟基树脂、分散剂、偶联剂、引发剂加入混料机中，控制混料机转速在100-200rpm，温度100-150℃，混料1-2h后停止，待物料冷却至室温后取出，得到改性原砂；

(3)覆膜砂制备：将改性原砂加入混砂机中，控制混料机转速在100-200rpm，在100-150℃下加热1-2h后，再将分散剂、粘结剂、固化剂均匀喷洒在改性原砂表面，再加入辅助料，待反应完全后停止搅拌，物料冷却后取出，破碎筛分包装，即得3D打印覆膜砂；

其中，步骤(3)中各组分按如下质量份混合：改性原砂100-150份，分散剂1-2份，粘结剂10-20份，固化剂1-2份，辅助料2-3份。

进一步的，步骤(3)中粘结剂采用如下步骤制备：在80-90℃下，将脂肪醇硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、电解质、磷酸二氢钠缓冲体系、还原剂、水加入反应釜中混合，得到第一混合物；将含羟基的丙烯酸酯类单体、玻璃化转变温度较高的丙烯酸酯类单体、玻璃化转变温度较低的丙烯酸酯类单体混合得到第二混合物；将第二混合物倒入第一混合物中搅拌15-20min，得到预乳液；将预乳液和水按质量比1:1加入反应釜中，在70-75℃温度下，在1h内逐滴滴加氧化剂，保温反应5-6h后得到粘结剂。

进一步的，步骤(1)中玻璃粉末、宝珠砂、铁砂、弱酸溶液按 10-15:8-12:2-3:3-4的质量比混合。