[发明专利]一种3D打印用纤维改性陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于，所述3D打印用纤维改性陶瓷材料由以下质量份数物质构成：碳酸钙粉0.5%—2.8%、纳米膨润土1%—3.5%、分散剂1%—3.5%、润滑剂0.5—3.5%、高分子聚合物20%—50%、石墨烯纤维1.1%—6.5%、尼龙纤维1.1%—6.5%、六聚磷酸钠0.5%—2.5%、锰合金颗粒粉0.2%—3.5%、表面改性剂0.1%—0.5%、抗氧化剂0.2%—0.8%、粘接剂0.05%—0.2%，余量为陶瓷颗粒粉。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的碳酸钙、陶瓷颗粒粉和锰合金颗粒粉均为100—600目的粉末结构。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的高分子聚合物为聚乳酸、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、聚己内酯中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的表面改性剂为正丁醇、聚乙二醇、硅烷偶联剂中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的分散剂为聚丙烯酸铵、柠檬酸铵、聚乙二胺、甲基纤维素、三乙醇胺及聚甲基丙烯胺中的任意一种或几种以任意比例混合使用。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂626中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的粘接剂为热固性弹性体及热塑性弹性体中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料，其特征在于：所述的润滑剂为丙三醇、硬脂酸酰胺及硬脂酸锌中的任意一种或几种以任意比例混合使用。

9.一种3D打印用纤维改性陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的高性能抗形变3D打印用高分子材料的制备方法包括以下步骤：

第一步，原料预处理，先将碳酸钙粉、陶瓷颗粒粉同时添加到总量为碳酸钙粉、陶瓷颗粒粉总量1.5—3倍的去离子水中，并在25℃—50℃恒温环境下，以80—300r/min匀速单向搅拌10—15分钟，然后对混合后的碳酸钙粉、陶瓷颗粒粉干燥，并在干燥后使碳酸钙粉、陶瓷颗粒粉混合物含水量低于3%，然后对碳酸钙粉、陶瓷颗粒粉混合物破碎得到300目以上粉状混合物备用；

第二步，混料，将纳米膨润土、分散剂、润滑剂、高分子聚合物、石墨烯纤维、尼龙纤维、六聚磷酸钠、锰合金颗粒粉、表面改性剂、抗氧化剂、粘接剂和碳酸钙粉、陶瓷颗粒粉混合物粉末一同添加到搅拌设备中，在20℃—60℃恒温环境下搅拌均匀制备呈膏体状，并在完成搅拌后保温静置10—20分钟；

第三步，初步造粒，完成第二步后，将经过混合后的物料添加到捏炼机中，捏炼10—120分钟，然后将捏炼后的物料添加到螺杆挤出机中进行挤出作业，并由温度为0℃—5℃、风速为3m/s—10 m/s的低温空气对挤出后的物料进行降温冷却，然后将挤出的物料通过粉碎造粒机粉碎成直径为0.1—3毫米的颗粒物料备用，其中螺杆挤出机挤出作业的最高温度不超过80℃，挤出螺杆转速为10—50r/min；

第四步，二次造型，完成第三步作业后，向第二步制备得到的颗粒物料添加到螺杆挤出机中挤出作业，并将挤出得到的熔融态物料通过成型模具造型，然后将通过模具造型后的物料由温度为0℃—5℃、风速为3m/s—10 m/s的低温空气进行降温冷却定型，即可得到成品3D打印用高分子材料，螺杆挤出机挤出作业的最高温度不超过200℃，挤出螺杆转速为50—130r/min。

10.根据权利要求8所述的一种3D打印用纤维改性陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯纤维、尼龙纤维长度均为0.5—10毫米。