粉末型3d打印材料粘結劑選擇

粉末型3d打印材料粘結劑選擇
用于打印頭噴射的粘結劑要求性能穩(wěn)定，能長期儲存，對噴頭無腐蝕作用，粘度低，表面張力適宜，以便按預期的流量從噴頭中擠出。且不易干涸，能延長噴頭抗堵塞時間，低毒環(huán)保等。液體粘結劑分為幾種類型：本身不起粘結作用的液體，本身會與粉末反應的液體及本身有部分粘結作用的液體。本身不起粘結作用的粘結劑只起到為粉末相互結合提供介質的作用．其本身在模具制作完畢之后會揮發(fā)到幾乎不剩下任何物質．對于本身就可以通過自反應硬化的粉末適用，此液體可以為氯仿、乙醇等。對于本身會參與粉末成型的粘結劑，如粉末與液體粘結劑的酸堿性的不同，可以通過液體粘結劑與粉末的反應達到凝固成型的目的。而目前最常用的是以水為主要成分的水基粘結劑，對于可以利用水中氫鍵作用相互連接的石膏、水泥等粉末適用，粘結劑為粉末相互結合提供介質和氫鍵作用力，成型之后揮發(fā)。或者是相互之間能反應的，如以氧化鋁為主要成分的粉末．可通過酸性粘結劑的噴射反應固化∞]。對于金屬粉末，常常是在粘結劑中加入一些金屬鹽來誘發(fā)其反應。對于本身不與粉末反應的粘結劑，還有一些是通過加入一些起粘結作用的物質實現(xiàn)，通過液體揮發(fā)，剩下起粘結作用的關鍵組分。其中可添加的粘結組分包括縮丁醛樹脂、聚氯乙烯、聚碳硅烷、聚乙烯吡咯烷酮以及一些其他高分子樹脂等陽，璉勰'馴。選擇與這些粘結劑相溶的溶液作為主體介質可應用，雖然根據(jù)粉末種類不同可以用水、丙酮、醋酸、乙酰乙酸乙酯等作為粘結劑溶劑，但目前均以水基粘結劑報道較多。


如前所述，要達到液體粘結劑所需條件，除了主體介質和粘結劑外，還需要加入保濕劑、快干劑、潤滑劑、促凝劑、增流劑、pH調節(jié)劑及其他添加劑(如染料、消泡劑)等，所選液體均不能與打印頭材質發(fā)生反應。加入的保濕劑如聚乙二醇、丙三醇等可以起到很好的保持水分的作用，便于粘結劑長期穩(wěn)定儲存p]。可加入一些沸點較低的溶液如乙醇、甲醇等來增加粘結劑多余部分的揮發(fā)速度，另外，丙三醇的加入還可以起到潤滑作用，減少打印頭的堵塞。對于一些以膠體二氧化硅或類似物質為凝膠物質的粉末，可加入檸檬酸等促凝劑強化其凝固效果。添加少量其他溶劑(如甲醇等)或者通過加入分子量不同的有機物可調節(jié)其表面張力和粘度以滿足打印頭所需條件。表面張力和粘度對打印時液滴成型有很大影響，合適的形狀和液滴大小直接影響打印過程成型精度的好壞。為提高液體粘結劑流動性，可加入二乙二醇丁醚、聚乙二醇、硫酸鋁鉀、異丙酮、聚丙烯酸鈉等作為增流劑，加快打印速。另外，對于那些對溶液pH值有特殊要求的粘結劑部分，可通過加入三乙醇胺、四甲基氫氧化氨、檸檬酸等調節(jié)pH為最優(yōu)值。加入百里酚藍指示，以保持粘結劑條件的最優(yōu)化．對打印頭液滴的形狀也有影
響，揮發(fā)剩下的物質還可以起到一定的固化作用。另外，出于打印過程美觀或者產(chǎn)品需求，需要加入能分散均勻的染料等。要注意的是，添加助劑的用量不宜太多，一般小于質量分數(shù)的10％，助劑太多會影響粉末打印后的效果及打印頭的機械性能。

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