一种用于3d打印的隔声材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新材料领域，具体涉及一种用于3D打印的隔声材料。
【背景技术】
[0002] 3D打印技术是一种新型的打印技术，3D打印技术作为快速成型技术中的一种，最 早可追溯到美国麻省理工学院的Scans E.M.和Cima M.J.等人在1991年申报的关于3D打印 的专利。这种技术相比于二维打印，不同之处在于，二维打印打印出来的文稿或照片是平面 的二维图案，而3D打印打印出来的是一个三维的物体。3D打印和二维打印具有相似的地方， 比如二维打印是将油墨等材料喷涂在承印材料上，一般厚度不高，几个微米。而如果在承印 物上不止印刷一次，而且是多次印刷，承印物上的"墨"的厚度会越积越高，最终形成3D模 型。
[0003] 中国专利公开号为CN 104420004A公开了吸声隔声纤维材料及其制备方法，该方 法由如下重量份数的组分组成:聚氨脂100份，膨化珍珠岩30~70份，氟硅酸20~30份，碳酸 钙1~3份，抗静电剂1~5份，滑石粉1~3份。该发明的有益效果是:采用了有机和无机复合 材料，大大提高了产品的强度，获得的产品为纤维。但是该方法制备的材料加工流动性差， 无法运用于3D打印。
[0004] 中国专利公开号为CN 102816378A公开了一种硫酸钡增强聚丙烯隔声复合材料， 该发明组份及其重量百分比含量为:聚丙烯：15%-40%，粒径为1-100微米的硫酸钡:30-60%， 粒径为1-100微米的滑石粉:25-40%，偶联剂:0.5-2%，润滑剂:0.1-1%，稳定剂:0.1-0.3%。该 发明的一种硫酸钡增强聚丙烯隔声复合材料是采用PP、硫酸钡、滑石粉、偶联剂、润滑剂以 及稳定剂，这些组分制作的硫酸钡增强聚丙烯隔声复合材料料隔声效果好;但是该发明加 工流动性差，不能运用3D打印。
[0005] 中国专利公开号为CN 104496373A公开了一种隔音建筑新型材料，该发明包括以 下重量份数的原料组成:聚氯乙烯15~35份，植物纤维10~25份，密胺树脂10~15份，碳酸钙5~ 15份，硅藻土3~8份，氧化镁5~10份，碳化硅3~8份，增韧剂卜5份，阻燃剂卜3份，粘合剂卜3 份，分散剂〇. 1~〇. 8份，增稠剂0.1~0.5份。该发明提出的建筑材料具有优异的隔音性能，力 学特性好，但是该发明制备的材料仅适用于建筑材料。
[0006] 随着3D打印技术的高速发展，3D打印材料作为3D打印技术中的重要组成部分也越 加收到重视，而目前具有隔声功能的3D打印材料的很少，大大限制了3D打印材料的选择，因 此，开发一种适用于3D打印的具有隔声功能的3D打印材料，对促进3D打印的发展，丰富3D打 印材料具有重要意义。
【发明内容】
[0007] 本发明目的：为了丰富3D打印材料种类，本发明提供一种用于3D打印的隔声材料， 其隔音效果好，同时具有优异的加工流动性和力学性能，为3D打印材料提供更多的选择。
[0008] 本发明采用的技术方案:为了解决上述问题，提供了一种用于3D打印的隔声材料， 由包含多孔球形碳酸钙和松木粉的以下材料以重量份为单位组成： 聚氯乙稀 40-50 多孔球形碳酸钙 35-45 松木粉 10-20 滑石粉 2.0-4.0 硅烷偶联剂 0.8-1.6 硬脂酸 0.2-0.4。
[0009] 进一步地，所述聚氯乙烯为软质聚氯乙烯，由悬浮聚合法制得。
[0010] 进一步地，所述多孔球形碳酸钙为轻质多孔球形碳酸钙，粒径介于500纳米和1000 纳米之间，孔径介于50纳米和150纳米之间，孔隙率介于50%和60%之间。
[0011] 进一步地，所述松木粉细度介于1〇〇〇目和5000目之间，含水率低于5%。
[0012] 进一步地，所述滑石粉为片状滑石粉，粒径介于100纳米和200纳米之间，径厚比介 于10:1和20:1之间，经由十六烷基三甲基溴化铵改性处理。
[0013] 上述用于3D打印的隔声材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将重量份为35-45的多孔球形碳酸钙，重量份为10-20的松木粉，重量份为2.0-4.0 的滑石粉，重量份为0.8-1.6的硅烷偶联剂和重量份为0.2-0.4的硬酸酯在常温下的高速搅 拌机中进行混合搅拌，搅拌转速360-480rpm，搅拌时间20分钟，得到改性的多孔球形碳酸|丐 和松木粉； (2) 将步骤(1)得到的改性的多孔球形碳酸钙和松木粉加入重量份为40-50,加热温度 160°C下熔融的聚氯乙烯中，加入过程中进行搅拌，搅拌转速360-420rpm，搅拌时间30分钟， 得到混合均匀的聚氯乙烯复合材料； (3) 将步骤(2)得到的混合均匀的聚氯乙烯复合材料送入长径比为36:1的双螺杆挤出 机中挤出造粒，挤出机转速为180-240rpm，挤出机各段温度为：加料段180-200°C、熔融段 200-210°C、混炼段210-220°C、排气段215-205°C、均化段205-190°C;制得所需用于3D打印 的隔声材料。
[0014] 本发明的原理:利用多孔球形碳酸钙的隔声和优异力学性能、流动性能，利用松木 粉的力学性能好、价格低、耐磨，以及片状滑石粉的流动性和力学性能，与聚氯乙烯混合挤 出造粒，制得具有隔声功能的流动性好、力学性能优异的用于3D打印的隔声材料，丰富了 3D 打印材料中隔声材料的种类，为3D打印材料提供更多选择。另一方面利用聚氯乙烯的热塑 加工性和熔融状态下的流动性，使得制得的3D打印隔声材料在加热状态下具备流动性，冷 却状态下也可以快速固化成型，完全满足熔融沉积和3D打印的要求。在利用熔融沉积3D打 印设备打印该隔声材料时，位于打印头的加热设备可以使材料熔融从而具备流动性;在材 料打印离开打印头后，环境温度下降，材料中的聚氯乙烯快速冷却固化成型。
[0015] 本发明突出特点和有益效果在于： (1) 本发明的用于3D打印的隔声材料以聚氯乙烯、多孔球形碳酸钙和松木粉为主要原 料，隔声效果好、密度小且绿色环保； (2) 本发明的用于3D打印的隔声材料流动性好，通过改性后的多孔球形碳酸钙和滑石 粉优异的流动性，使得用于3D打印的隔声材料的流动性和力学性能增强； (3) 本发明用于3D打印的隔声材料的生产工艺简单，成本低廉，安全环保，具有较高的 市场应用前景。
【具体实施方式】
[0016] 下面根据具体实施例对本发明作更进一步的说明，以下所述仅是本发明的优选实 施方式，在相同原理下，可以做出部分改进，这些改进也属于本发明的保护范围内： 实施例1: 一种用于3D打印的隔声材料： (1) 将重量份为35的多孔球形碳酸钙，重量份为10的松木粉，重量份为2.0的滑石粉，重 量份为0.8的硅烷偶联剂和重量份为0.2的硬酸酯在常温下的高速搅拌机中进行混合搅拌， 搅拌转速360rpm，搅拌时间20分钟，得到改性的多孔球形碳酸|丐和松木粉； (2) 将步骤(1)得到的改性的多孔球形碳酸钙和松木粉加入重量份为40,加热温度160 °C下熔融的聚氯乙烯中，加入过程中进行搅拌，搅拌转速360rpm，搅拌时间30分钟，得到混 合均匀的聚氯乙烯复合材料； (3) 将步骤(2)得到的混合均匀的聚氯乙烯复合材料送入长径比为36:1的双螺杆挤出 机中挤出造粒，挤出机转速为180rpm，挤出机各段温度为：加料段180-200°C、熔融段200-2