一种铸造3D打印用固化剂的生产方法与流程

本发明属于粘结剂，更具体地说，涉及一种型砂铸造3d喷墨打印热硬化酚醛树脂用固化剂及其制备。

背景技术：

1、3d打印技术属于快速成型技术中的一种，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、无机材料或塑料等可粘接材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制作模型，现在用于一些产品的直接制造。目前在铸造、工业设计、建筑、工程和施工、汽车、航空航天、医疗、教育等领域有广泛的应用。

2、目前国内外铸造3d打印领域用于型砂粘接的粘结剂主要有呋喃树脂、酚醛树脂、无机粘结剂等，三种类型的粘结剂由于其不同的特点分别应用于不同的场景。其中，3d酚醛树脂由于其具有型砂强度高、耐高温性能好等特点，可应用于铸钢件型砂3d打印，采用3d热硬化酚醛树脂打印的砂型具有烘干后强度高、浇铸后高温残留强度高、铸件脉纹及粘砂倾向低等优点。一般在3d热硬化酚醛树脂打印过程中需要配套使用固化剂，在打印过程中灯管加热即可建立一定的初强度，在高温条件下，固化剂催化酚醛树脂反应实现快速完全硬化，从而使砂型具有非常高的强度及高温残留强度，进而满足铸钢件等浇铸要求。但是现有的酚醛树脂用固化剂生产工艺复杂，并需要在型砂中使用较高的固化剂加入量才能达到产品强度要求，这不仅导致打印成本增加，而且现有的固化剂中游离酸本身过高，同时需要加入的固化剂的量较大，本身过高的酸度加之大量的使用更易造成过高的游离酸，固化剂游离酸过高可能带来铸件增硫缺陷，也无法满足砂型强度的要求，同时也提高了生产和使用成本。

技术实现思路

1、本发明针对现有铸造3d喷墨打印热硬化酚醛树脂用固化剂技术存在的不足，提供一种可用于铸造3d打印用的固化剂产品，具有在较低的加入量时即可实现较高的砂型强度、固化剂中游离酸低、生产工艺简单等优点。

2、本发明为达到其目的，提供如下技术方案：

3、一种铸造3d打印用固化剂的生产方法，该方法包括如下步骤：

4、s1:依次将水、醇类化合物、聚乙二醇聚合物、含苯有机酸投入反应釜内，搅拌0.5～2h；

5、s2：加入磷酸，搅拌0.5～2h至其完全溶解或分散均匀；

6、s3：加入酰胺类化合物，搅拌0.5～2h至其分散均匀，得到铸造3d打印用固化剂；

7、其中，原料以质量百分比计，组成成分包括：水14％～33％、醇类化合物5％～16％、聚乙二醇19％～36％、含苯有机酸3％～9％、磷酸16％～28％、酰胺类化合物8％～24％。

8、在其中一个实施例中，所述醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇的一种或几种，优选为乙醇、异丙醇、乙二醇。

9、在其中一个实施例中，所述聚乙二醇化合物为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600的一种或几种。

10、在其中一个实施例中，所述含苯有机酸为苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、咖啡酸的一种或几种，优选为苯甲酸、苯乙酸、水杨酸。

11、在其中一个实施例中，所述酰胺类化合物为n-甲基乙酰胺、n-乙基乙酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基乙酰胺中的一种或几种，优选为n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基乙酰胺。

12、本发明还提供一种铸造3d打印用固化剂的使用方法，应用于3d喷墨打印热硬化酚醛树脂用固化剂，在具体3d打印过程中其加入量占型砂重量的0.2％～0.4％。

13、本发明的有益效果在于：

14、本发明提供了一种型砂铸造3d打印喷墨热硬化酚醛树脂用固化剂的组分及生产方式，在组分配比上使用了含苯有机酸和磷酸相结合的方式，生产工艺简单方便，直接进行混配就可以得到产品，无浓酸和苯系物之间发生反应的过程。通过本发明的方案生产的产品，产品性能得到有效改善，进行打印固化后强度高，本发明组分使用了无机盐磷酸，不会增加固化剂的含硫量，且磷酸本身为中强酸，使用时无刺激性气味及挥发，固化剂生产及使用过程相对安全。本发明采用磷酸和含苯有机酸的配合使用，一方面保证了固化剂的催化硬化效果，降低固化剂的总酸度，另一方面由于有机酸中含有苯环，可以提高砂型的高温强度1％-5％。本发明中技术方案固化剂加入后可以提高型砂的常温强度20％以上，可以提高砂型的高温强度12％以上，且不影响打印过程中及高温固化时型砂的固化效果。更值得一提的是，本发明使用含苯有机酸和无机酸的技术方案，在组分的配比上，酸的加入量明显降低，且产品中的游离酸的酸度整体上可以下降45％-70％，有效解决了固化剂中游离酸高的问题，避免了后期铸件产品的增硫缺陷。本发明方案中使用的组分成本较低，且本产品使用过程中加入量较现有产品的加入量降低了20％～30％，有效降低了生产成本。通过本发明提供的固化剂，在保证型砂固化常温强度不变的情况下可降低固化剂加入量10％-20％，从而降低打印成本。

技术特征：

1.一种铸造3d打印用固化剂的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铸造3d打印用固化剂的生产方法，其特征在于，所述醇类化合物为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种铸造3d打印用固化剂的生产方法，其特征在于，所述聚乙二醇化合物为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种铸造3d打印用固化剂的生产方法，其特征在于，所述含苯有机酸为苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、咖啡酸的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种铸造3d打印用固化剂的生产方法，其特征在于，所述酰胺类化合物为n-甲基乙酰胺、n-乙基乙酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基乙酰胺中的一种或几种。

6.一种如权利要求1-6所述的铸造3d打印用固化剂的应用方法，其特征在于，所述铸造3d打印用固化剂应用于3d喷墨打印热硬化酚醛树脂用固化剂，在3d打印过程中，所述铸造3d打印用固化剂的加入量占型砂重量的0.2％～0.4％。

技术研发人员：崔刚,李兵,何龙,邢金龙,杨洋受保护的技术使用者：共享智能装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15