一種低粘度3D列印光固化材料的製作方法

2023-06-08 22:33:46 4

本發明涉及3D列印
技術領域：
，具體涉及一種低粘度3D列印固化材料。
背景技術：
：三維快速成型技術是現在製造技術中較為熱門的技術，是一種疊層製造技術，其原理是通過向物品分層添加材料創造實物。其通過離散獲得堆積的路徑、限制和方式，通過堆積材料疊加形成三維實體，與計算機系統結合，以提高快速成型效率和精度，與傳統的去除成型形成鮮明的對照，其工藝流程主要包括三維模型構造、近似處理、切片處理、截面加工、截面疊加、後處理等。其中3DP工藝採用三維立體成型，通過噴頭用粘結劑將零件的截面列印在材料粉末上面，或者將成型樹脂一層一層噴出，分別固化粘結成型，其成型過程是將各個二維截面重疊粘結成為一個三維實體，該方法具有速度快的有點，適合製造各種複雜形狀的零部件，並且無汙染。其中，光固化立體成型技術在大物件、精細度、快速成型等方面有其它成型技術無法比擬的優點，但是其成本相對較高。在3D列印光固化材料方面，要求材料具有較低的粘度、固化速度快、固化後的強度高、柔韌性適中，但是現在常用的光固化樹脂由於其本身分子結構性能的影響，相對粘度較高，需要配合大量的稀釋劑使用，相對成本較高。技術實現要素：本發明的目的在於克服現有技術存在的以上問題，提供一種低粘度3D列印光固化材料，本發明的材料中採用氨基甲酸酯丙烯酸作為光敏樹脂齊聚物，是一種低粘度高性能的光敏樹脂，選擇脂環族環氧或者氧雜環丁烷作為陽離子型單體，光敏樹脂齊聚物與陽離子型單體配合，有助於降低了光敏樹脂齊聚物的粘度，無需活性稀釋劑，光固化速度較快，並且光固化後材料的力學性能較好。為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：一種低粘度3D列印光固化材料，按照重量份數計，光固化材料配方中包括：其中，所述氨基甲酸酯丙烯酸酯在25℃下密度為1.09g/cm3,粘度為150-175mPs.s，其在3D列印過程中，噴頭工作溫度為50-55℃下，表面張力為39.5-39.1mN/m；配製材料時，將所述促進劑加入至所述陽離子型單體中混合均勻後使用，所述陽離子型單體與所述促進劑的質量之比為10:1。進一步優選地，所述陽離子型單體為脂環族環氧或氧雜環丁烷，所述促進劑為苄醇，所述苄醇為3,4-二甲氧基苄醇或3，4-亞甲二氧基苄醇。進一步優選地，所述引發劑包括：1-羥基環己基苯甲酮，2-乙基-9,10-二甲氧基蒽。進一步優選地，所述助劑包括：流平劑、抗氧劑、阻聚劑。進一步優選地，所述抗氧劑包括以下中的一種或幾種：叔丁基對苯二酚、亞磷酸三壬基苯基酯、二亞磷酸酯季戊四醇二異葵酯。進一步優選地，所述阻聚劑包括以下中的一種或幾種：氧化銅、硫酸銅、硫酸亞鐵。本發明的有益效果是:本發明涉及一種低粘度3D列印光固化材料，本發明的材料中採用氨基甲酸酯丙烯酸酯作為光敏樹脂齊聚物，是一種低粘度高性能的光敏樹脂，選擇脂環族環氧或者氧雜環丁烷作為陽離子型單體，光敏樹脂齊聚物與陽離子型單體配合，有助於降低了光敏樹脂齊聚物的粘度，無需活性稀釋劑，光固化速度較快，並且光固化後材料的力學性能較好，相對成本降低。本發明的材料粘度相對較低，在50-55℃的噴頭工作溫度下，噴射正常，無濺射現象出現，並且材料固化後的體積收縮較小，無明顯變形現象，材料綜合力學性能較好。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，本發明的具體實施方式由以下實施例詳細給出。具體實施方式下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例1實施例1中公開了一種3D列印光固化材料，實施例1中的材料配方如表1中所示。表1實施例1中的配方表組分含量氨基甲酸酯丙烯酸酯70聚乙烯二醇20脂環族環氧321-羥基環己基苯甲酮1.5苄醇3.2助劑1.8實施例2實施例2中公開了一種3D列印光固化材料，實施例2中的材料配方如表2中所示。表2實施例2中的配方表組分含量氨基甲酸酯丙烯酸酯60聚乙烯二醇15脂環族環氧251-羥基環己基苯甲酮0.5苄醇2.5助劑0.5實施例3實施例3中公開了一種3D列印光固化材料，其配方如表3中所示。表3實施例3中的配方表組分含量氨基甲酸酯丙烯酸酯75聚乙烯二醇25脂環族環氧401-羥基環己基苯甲酮2苄醇4助劑2還設計了其它實施例，選擇氧雜環丁烷作為陽離子型單體，通過實驗驗證，脂環族環氧與氧雜環丁烷分別與苄醇配合，在整個材料配方中的作用相差不大。其中，上述氨基甲酸酯丙烯酸酯在25℃下密度為1.09g/cm3,粘度為150-175mPs.s，其在3D列印過程中，噴頭工作溫度為50-55℃下，表面張力為39.5-39.1mN/m；配製材料時，將上述促進劑加入至上述陽離子型單體中混合均勻後使用，上述陽離子型單體與上述促進劑的質量之比為10:1。上述引發劑還可以是2-乙基-9,10-二甲氧基蒽。上述助劑包括：流平劑、抗氧劑、阻聚劑。上述抗氧劑可以選擇：叔丁基對苯二酚、亞磷酸三壬基苯基酯、二亞磷酸酯季戊四醇二異葵酯。上述阻聚劑可以選擇：氧化銅、硫酸銅、硫酸亞鐵。其中，上述阻聚劑的含量要嚴格控制，阻聚劑的含量過多，影響最終產品的光固化性能，阻聚劑的用量佔助劑中的1.0％。上述苄醇可以是3,4-二甲氧基苄醇或3,4-亞甲二氧基苄醇，通過實驗驗證，苄醇種類的選擇對實驗結果影響不大。在上述實施例中，上述氨基甲酸酯丙烯酸酯在25℃下密度為1.09g/cm3,粘度為150-175mPs.s，其粘度較低，反應溫度控制在交底的溫度下進行，為了避免副反應影響列印產品性能，在上述實施例中的配方中，添加了聚乙二醇，上述聚乙二醇提供了柔性分子鏈段，使氨基甲酸酯丙烯酸酯分子鏈伸展更容易，更有助於粘度降低。對比例設計對比例與實施例1中對比，在材料體系中沒有加陽離子型單體和促進劑苄醇，如表4中所示。表4對比例的配方表組分含量氨基甲酸酯丙烯酸酯70聚乙烯二醇201-羥基環己基苯甲酮1.5助劑1.8將上述表1-4中的四組材料按照表中組分配置成材料，採用3D印表機進行列印測試，實驗表明實施例1-3中的材料，在50-55℃的噴頭環境下，正常噴射，無濺射現象，並且固化後體積收縮較小，其中實施例1中的固化收縮率為1.9％，實施例2中的固化收縮率為2.2％，實施例3中的固化收縮率為2.0％，實施例1中的材料列印出來的產品穩定性相對較好，實施例1-3中的產品固化後均沒有明顯變形。對比例中的材料，在50-55℃的噴頭環境下，開始正常噴射，中後過程中，出現濺射現象，並且固化後的產品收縮率為3.7％，產品穩定性相對較差。並且列印成型後的產品固化時間較實施例1-3中的固化時間長。實施例1-3的材料中採用氨基甲酸酯丙烯酸酯作為光敏樹脂齊聚物，是一種低粘度高性能的光敏樹脂，選擇脂環族環氧或者氧雜環丁烷作為陽離子型單體，光敏樹脂齊聚物與陽離子型單體配合，有助於降低了光敏樹脂齊聚物的粘度，無需活性稀釋劑，光固化速度較快，並且光固化後材料的力學性能較好，相對成本降低。實施例1-3的材料粘度相對較低，在50-55℃的噴頭工作溫度下，噴射正常，無濺射現象出現，並且材料固化後的體積收縮較小，無明顯變形現象，材料綜合力學性能較好。力學性能測試將上述實施例1-3和對比例中製得的產品，進行力學性能測試。其結果如表5中所示。表5力學性能測試結果表由上述表5中的結果可以看出，實施例1-3中材料製備的產品拉伸強度較大、韌性好、硬度大，能夠滿足3D列印材料對力學性能的要求。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp