一种用于温控可逆变形的4D打印材料制造技术

本发明专利技术属于3D打印材料领域，具体属于光固化成型的3D打印材料，该材料在光固化成型后，通过外界环境可控范围的不同温度感应，呈现形态的可逆改变，这种可逆改变的温度范围在‑15‑95℃之间，当温度大于该温度范围，材料失活，呈现不可逆变化，小于该温度范围，材料形貌变化与温度无关。由于该材料的上述特性导致温控可逆变形的4D打印材料不适用于FDM（熔融沉积）成型技术，因此本发明专利技术材料属于SLA（光固化）成型树脂范畴。该材料包括以下重量百分比的各组分制备而成：聚合反应体25份，光引发剂10份，热敏助剂5份，抗高温老化剂0.5份，温敏变形单体8份，稀释剂30份，光反应助剂3份，柔性填料5份。本发明专利技术提供的4D打印材料制备过程简单，产率高，同时解决了目前3D打印材料的形状不受温度控制的弊端，该材料具有重要的科学意义和使用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于温控可逆变形的4D打印材料
本专利技术涉及一种光固化的4D打印树脂材料，具体属于光固化成型，成型后形状在一定温度区间内随温度变化形貌可逆的树脂材料。
技术介绍
3D打印技术和材料目前已经运用非常广泛，而4D打印技术则更是当前新兴的行业。4D打印的成型本质其实与3D打印是一样的。它们的区别在于打印材料的不同。3D打印材料在打印成型后，其形貌不再发生变化。而4D打印则不同，4D打印结构成型后，其打印材料的形貌会随着外界环境的刺激发生相应的变化，这种材料属于敏感材料，这种变化有的是可逆的，而有的则是不可逆的。当前的4D打印材料主要为不可逆敏感材料，而可逆敏感材料则罕有报道。本专利技术涉及的材料则是属于一种4D打印可逆敏感材料。它由紫外光光照固化成型，在-15-95℃之间，随环境温度变化呈现可逆的形貌改变。因此开发一种温控可逆变形的4D打印材料对于智能制造，智能材料等领域有着非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所述的一种光固化的4D打印树脂材料，在固化前为黏性液态，黏度为13200mPa.S。颜色为淡黄色，光照固化后在25℃温度下为柔性固态，其邵氏硬度为55。为了获得上述性能的树脂材料，本专利技术采用的制备方案如下：1）将聚合反应体25份，柔性填料5份，稀释剂25份加入密闭反应釜中，冲入氮气，在75℃搅拌30r/min匀速搅拌60min;2）再向反应釜中缓慢加入光引发剂10份，热敏助剂5份，抗高温老化剂0.5份，温敏变形单体8份，光反应助剂3份，升温至110℃，搅拌40min后，降低温度至60℃，再加入5份稀释剂，继续搅拌30min后降温取出，获得目标产物。本专利技术所述的树脂材料适用于恒温光固化3D打印机，打印过程温度范围在0-35℃之间。整个打印成型过程温差不得超过±1℃。在一个大气压下本专利技术所述的树脂材料可逆热变形范围在-15-95℃之间，光固化前熔点为-30℃，固化后熔点在135℃。光固化波长范围为320-340nm。固化成型后，环境温度低于-15℃，该材料不与温度变化发生变形，环境温度在-15-95℃之间时，该固化材料与温度变化发生可逆的变形；环境温度大于95℃小于135℃时该材料发生变性，变性后当温度降至-15-95℃之间，材料不再发生温度相关的形变；温度大于135℃时，该固化材料融化。附图说明图1为不同温度下，采用本专利技术所述的树脂材料打印的样品在不同温度下的形貌特征。图2为光固化前本专利技术所述的液态树脂材料。图3为本专利技术所述材料光固化打印机的打印成型原理。具体实施方式下面结合本专利技术所述的打印树脂的成型举例说明：实施例11)采用本专利技术所述的液体树脂材料，放置于紫外光固化3D打印机中，光波长设定为330nm，打印室温度设定为20℃，打印过程温差不超过±0.5摄氏度。2)在树脂槽中盛满液态光敏树脂，可升降工作台处于液体下一个界面层厚度的高度，聚焦后的激光束在计算机控制下沿着液面进行扫描，被扫描的区域树脂固化，从而得到该截面的一层树脂固化薄片。3)升降工作台下降一个层厚的距离，液体树脂再次暴露在光线下，再次扫描固化，如此重复，直到整个产品成型。4)升降台升出液体树脂表面，取出工件，进行相关后处理，通过强光，电镀，喷漆或着色等处理得到最终所需产品。5)需要注意的是由于本树脂材料黏度较大，流动性不强，使得在每层照射固化之后，液面很难在短期内恢复流平。所以，本光固化打印机需配备有刮刀布阵，在每层打印台下降后通过刮刀进行刮切操作，便可以将树脂均匀的涂覆在下一叠层之上。6)光固化逐层打印完毕后，取出打印样品，将该样品放置于-15-95℃变温环境中，会随着环境温度的变化发生可逆的形貌改变。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温控可逆变形的4D打印材料，其特征在于，该材料组分配比（质量份数）按以下成份构成：聚合反应体25份，光引发剂10份，热敏助剂5份，抗高温老化剂0.5份，温敏变形单体8份，稀释剂30份，光反应助剂3份，柔性填料5份。

【技术特征摘要】
1.一种温控可逆变形的4D打印材料，其特征在于，该材料组分配比（质量份数）按以下成份构成：聚合反应体25份，光引发剂10份，热敏助剂5份，抗高温老化剂0.5份，温敏变形单体8份，稀释剂30份，光反应助剂3份，柔性填料5份。2.如权利要求1所述的一种温控可逆变形的4D打印材料，其特征在于，所述的聚合反应体为PS-b-PMMA共聚物，其分子结构为：。3.如权利要求1所述的一种温控可逆变形的4D打印材料，其特征在于，所述的光引发剂为2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮。4.如权利要求1所述的一种温控可逆变形的4D打印材料，其特征在于，所述的热敏助剂为聚乙烯甲基醚。5.如权利要求1所述的一种温控可逆变形的4D打印材料，其特征在于，所述的抗高温老化剂为受阻酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：付远，姜江，赵国婧，
申请(专利权)人：付远，
类型：发明
国别省市：江西,36