一種用于木質(zhì)材料3d打印的粘結(jié)劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于3D打印的粘結(jié)劑及其制備方法，一種用于木質(zhì)材料3D打印的粘結(jié)劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)，是快速成型領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，材料成為限制3D打印技術(shù)未來走向的關(guān)鍵因素之一，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細(xì)胞生物原料、木質(zhì)材料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0003]眾多3D打印材料的開發(fā)和使用，不僅拓展了3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時也促使更多的輔助材料的開發(fā)和生產(chǎn)，如:粘結(jié)劑。粘結(jié)劑作為3D打印技術(shù)中最重要的輔助材料之一，需要具有粘結(jié)強度高、固化速度快、環(huán)保、使用方便等要求。隨著越來越多的新材料用于3D打印，新材料具備的性能和特點造成目前的粘結(jié)劑大部分不能用于新材料的3D打印成型，而且隨著3D打印技術(shù)在日常生活中的普及和應(yīng)用，成型條件和環(huán)保問題成為新的制約因素，因而發(fā)明一種使用條件簡單、健康環(huán)保、粘結(jié)強度高、固化速度快的粘結(jié)劑對3D打印廣泛應(yīng)用于生活的具有重要意義。
[0004]木質(zhì)材料是目前新開發(fā)的一種用于3D打印的新型材料，該材料具有廣泛的應(yīng)用價值，能借助于3D打印技術(shù)在日常生活中得到廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的市場。目前3D打印木質(zhì)材料多以樹脂包覆木質(zhì)纖維顆粒制成條狀，采用熔融擠壓堆積成型技術(shù)(FDM)進(jìn)行成型，速度快，性能好，但成型需要加熱到170°C左右的溫度下進(jìn)行，浪費能源，且由于含有大量樹月旨，加熱時產(chǎn)生有毒、臭味的氣體，嚴(yán)重影響室內(nèi)空氣，因此，對于木質(zhì)材料，采用粘結(jié)劑粘結(jié)成型的方法更好。傳統(tǒng)的木材粘結(jié)劑雖然具有良好的粘結(jié)強度和簡單的使用方法，但過長的固化時間完全不適用于3D打印成型，因而，快速的固化是粘結(jié)劑適用于3D打印木質(zhì)材料成型的關(guān)鍵性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對目前傳統(tǒng)的木材粘結(jié)劑不適用于3D打印木質(zhì)材料的粘結(jié)成型提出了一種用于木質(zhì)材料3D打印的粘結(jié)劑及其制備方法。
[0006]本發(fā)明一種用于木質(zhì)材料3D打印的粘結(jié)劑，其特征在于其各組分按重量份計為: 植物纖維素30-45份，
木質(zhì)素25-30份，
交聯(lián)劑3-8份，
引發(fā)劑1-3份，
低分子量聚合物15-20份， 活性劑5-10份，
溶劑50-100份，
其中所述的植物纖維素為純度^99%的多糖類高聚物;所述的木質(zhì)素為純度^99%復(fù)雜酚類聚合物;所述的交聯(lián)劑為多烴基丙烯酸酯、多烴基三異丁烯酸酯、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺中的一種;所述的引發(fā)劑為2，4，6_三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、苯甲酰甲酸甲酯、芳酰基膦氧化物、硫代丙氧基硫雜蒽酮中的一種或多種;所述的低分子量聚合物為聚合度為20-100的聚香豆醇、聚松柏醇、聚5-羥基松柏醇、聚芥子醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯中的一種或多種;所述的活性劑為過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、過氧化月桂酰中的一種;所述的溶劑為乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、醋酸甲酯、乙二胺中的一種或多種。
[0007]本發(fā)明一種用于木質(zhì)材料3D打印的粘結(jié)劑的具體制備步驟如下:
1)將30-45重量份的植物纖維素和25-30重量份的木質(zhì)素加入到反應(yīng)釜中，加入適量蒸餾水，再加入PH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)PH值為9-11，在溫度為150-200°C、攪拌速度為350-450r/min的條件下進(jìn)行預(yù)處理3_4h后，進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，再在200-250°C的溫度下真空干燥2-3h，得混合物A。
[0008]2)將步驟1)中得到的混合物A溶解在50-100份的溶劑中，再加入3-8份的交聯(lián)劑、1-3份的引發(fā)劑、15-20份的低分子量聚合物、5-10份的活性劑，完全溶解后形成混合溶液，即得到一種用于木質(zhì)材料3D打印的粘結(jié)劑。
[0009]在上述一種用于木質(zhì)材料3D打印的粘結(jié)劑的制備方法中，其中所述的PH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種。
[0010]本發(fā)明選擇與木質(zhì)材料相同成分的植物纖維和木質(zhì)素為粘結(jié)劑的主要成分，這樣粘結(jié)劑既能與木質(zhì)材料完美的契合，又具有綠色環(huán)保的優(yōu)點；選擇具有高效引發(fā)作用的引發(fā)劑作為粘結(jié)劑的固化成分，在紫外光的照射下能快速交聯(lián)、聚合，進(jìn)行固化，適用于3D打印快速成型工藝;選擇加入交聯(lián)劑和低分子聚合物能提高粘結(jié)劑固化后的力學(xué)性能;選擇活性劑能提高預(yù)聚物基團(tuán)活性和激活木質(zhì)材料表面的活性基團(tuán)，使固化反應(yīng)速度更快并將木質(zhì)材料參與粘結(jié)劑的交聯(lián)固化，既能提高固化后的力學(xué)性能，又能保證木質(zhì)材料成型后的整體性;該粘結(jié)劑用于木質(zhì)材料的3D打印快速成型，既能保證成型后的力學(xué)性能，又能滿足3D打印成型快的特性，還具有環(huán)保、健康、方便的優(yōu)點，為木質(zhì)材料在3D打印技術(shù)中的大量應(yīng)用提供了保障。
[0011]本發(fā)明突出的特點在于:
1、本發(fā)明選擇與木質(zhì)材料相同成分的植物纖維和木質(zhì)素為粘結(jié)劑的主要成分，這樣粘結(jié)劑既能與木質(zhì)材料完美的契合，又具有綠色環(huán)保的優(yōu)點。
[0012]2、本發(fā)明選擇具有高效引發(fā)作用的引發(fā)劑作為粘結(jié)劑的固化成分，能快速的進(jìn)行固化，適用于3D打印快速成型工藝。
[0013]3、本發(fā)明選擇活性劑能激活木質(zhì)材料表面的活性基團(tuán)，使其參與粘結(jié)劑的交聯(lián)固化，既能提高固化后的力學(xué)性能，又能保證木質(zhì)材料成型后的整體性。
[0014]4、本發(fā)明粘結(jié)劑用于木質(zhì)材料的3D打印快速成型，既能保證成型后的力學(xué)性能，又能滿足3D打印成型快的特性，還具有環(huán)保、健康、方便的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0015]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的