一种3D打印用组合物及其配制和使用方法以及制品技术

本发明专利技术公开了一种3D打印用组合物及其配制和使用方法以及制品。该材料的以氰基丙烯酸酯和粉体材料为主体，通过添加溶剂来调节其流动性，同时包含一定量的增塑剂、增稠剂、增韧剂、稳定剂、交联剂、颜料、脱气剂等来提高材料的稳定性能和打印产品的机械性能。由于这种材料是液体，而且在打印时通过控制环境湿度、温度等条件来控制材料的固化过程，可使用目前发展较为成熟的喷墨打印喷头进行打印，具有打印精度高，成型速度快，成本低的特点，同时打印产品机械强度较高，是一种绿色新型的3D打印用材料。

【技术实现步骤摘要】
—种3D打印用组合物及其配制和使用方法以及制品
本专利技术涉及一种可用于3D打印的组合物及其配制和使用方法以及制品。
技术介绍
增材制造技术，又被称为3D打印，是指通过CAD设计数据，全程由计算机控制将材料逐层累加制造实体零件的技术。增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度的作用越显著。增材制造有着诱人的发展前景，也存在巨大的挑战。目前最大的难题是材料的物理与化学性能制约了实现技术。例如，在成形材料上，目前主要是有机高分子材料，金属材料直接成形是近十多年的研究热点，正在逐渐向工业应用，而所有方法都面临的难点是如何提高精度、材质性能和效率。对于高分子材料成型，目前较为成熟的技术主要有光固化成形(Stereolithography, SL)、激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)、激光选区烧结(Selective Laser Melting, SLS)、溶融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM)和三维打印(3DP)等。相对来说，光固化成形、激光选区熔化、激光选区烧结这几种技术使用了紫外光或者激光，虽然成型精度相对较高，但是设备昂贵，成本较高；而熔融沉积制造是将丝状材料熔融后粘结到材料基底上，对于一般有机高分子，在熔融过程中会发生一些化学变化，使得最终材料强度 较低并且会释放出一些有毒气体；而3D打印成品的强度主要取决于所用粘合剂，因此产品强度不高。目前，国内的3D打印技术研究主要集中在设备、工艺以及工业方面，对于打印材料的研究较为稀缺。目前3D打印最常用的有机高分子材料为尼龙、ABS树脂、聚碳酸酯、聚亚苯基砜等，这些材料成型时需要较高温度，不仅成型速度慢，而且成品在强度、韧度等性能方面较差，颜色单一。相比之下，其它3D打印材料的开发非常罕见，这也使得3D打印的实用性、普适性受到了限制。因此，开发新的3D打印材料来弥补以上材料的不足是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种3D打印用组合物，使用该组合物进行3D打印，不仅节省了打印成型的时间，而且使得3D打印产品具有高强度、高韧度以及丰富的色彩等特点，克服了传统3D打印所用高分子材料的限制。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述3D打印用组合物的配置和使用方法。本专利技术的再一个目的在于提供一种由上述3D打印用组合物制备的制品。本专利技术的第四个目的在于提供一种上述3D打印用组合物的用途。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下:一种3D打印用组合物，由氰基丙烯酸酯、粉体材料、溶剂以及任选地，其他助剂组成;其中，所述氰基丙烯酸酯、粉体材料按重量分数为:氰基丙烯酸酯100重量份；粉体材料 5-500重量份；所述氰基丙烯酸酯选自α-氰基丙烯酸烷基酯、α-氰基丙烯酸芳基酯、α-氰基丙稀酸烯基酷中的一种或多种；其中，所述烷基选自C1-C20烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或异丁基；所述芳基选自C6-C20烷芳基，如对甲基苯基，对乙基苯基，对异丙基苯基等；所述烯基选自C2-C20单官能团或多官能团烯基,如乙烯基、丙烯基、稀丙基、9-十六烯基、9，12-十八双烯基等；所述粉体材料为粒径介于I纳米和100微米之间的颗粒物质(也称为微纳颗粒)；所述其他助剂为增强产品性能、提高其稳定程度和/或增强其打印效果的适用于3D打印的助剂。根据本专利技术，优选所述粉体材料选自无机微纳颗粒、有机高分子微纳颗粒和有机无机杂化微纳颗粒的一种或多种。优选所述无机微纳颗粒选自金属单质微纳颗粒(例如银、金、铁、钼颗粒等)、金属氧化物微纳颗粒(如Fe304、TiO2> Cu2O> ZnO> CdS颗粒等)、非金属单质微纳颗粒(如碳 、娃颗粒等)、卤化银微纳颗粒(如AgCl、AgBr颗粒等)、碳酸盐微纳颗粒(如BaCO3颗粒等)以及磷酸盐微纳颗粒(如LiFePO4颗粒等)中的一种或多种。优选所述有机高分子微纳颗粒选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、ABS、环氧树脂等微纳颗粒中的一种或多种。优选所述有机无机杂化微纳颗粒具有壳层结构或不对称结构，如PSOFe3O4,PSiDopaiAg等其中的一种或多种。根据本专利技术，所述粉体材料选自100-500nm的BaCO3颗粒；0.5-10 μ m的TiO2颗粒与50-500nm的ZnO颗粒的混合物，二者的比例为(2-5):1 ； 200-800nm的碳粉颗粒；AgBr颗粒和CdS颗粒的混合物，二者各自的粒径为10-500nm，优选一个为10_50nm，另一个为100-500nm，二者的比例为(1_5):1 ;或者，碳粉颗粒和LiFePO4颗粒的混合物，二者各自的粒径为10-500nm，优选一个为lO-lOOnm，另一个为100_500nm，后者与前者的比例为(50-100):1。根据本专利技术，所述其他助剂包括增塑剂、增稠剂、增韧剂、阻聚剂、稳定剂、交联剂、颜料、脱气剂、光稳定剂以及分散剂中的一种或多种，按重量分数分别为:增塑剂 1-60重量份 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印用组合物，由氰基丙烯酸酯、粉体材料、溶剂以及任选地，其他助剂组成；其中，所述氰基丙烯酸酯、粉体材料按重量分数为：氰基丙烯酸酯  100重量份；粉体材料      5‑500重量份；所述氰基丙烯酸酯选自α‑氰基丙烯酸烷基酯、α‑氰基丙烯酸芳基酯、α‑氰基丙烯酸烯基酯中的一种或多种；其中，所述烷基选自C1‑C20烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或异丁基；所述芳基选自C6‑C20烷芳基，如对甲基苯基，对乙基苯基，对异丙基苯基等；所述烯基选自C2‑C20单官能团或多官能团烯基，如乙烯基、丙烯基、烯丙基、9‑十六稀基、9，12‑十八双烯基等；所述粉体材料为粒径介于1纳米和100微米之间的颗粒物质(也称为微纳颗粒)；所述其他助剂为增强产品性能、提高其稳定程度和/或增强其打印效果的适用于3D打印的助剂。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用组合物，由氰基丙烯酸酯、粉体材料、溶剂以及任选地，其他助剂组成;其中， 所述氰基丙烯酸酯、粉体材料按重量分数为: 氰基丙烯酸酯100重量份； 粉体材料 5-500重量份； 所述氰基丙烯酸酯选自α-氰基丙烯酸烷基酯、α-氰基丙烯酸芳基酯、α-氰基丙稀酸烯基酷中的一种或多种；其中，所述烷基选自C1-C20烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或异丁基；所述芳基选自C6-C20烷芳基，如对甲基苯基，对乙基苯基，对异丙基苯基等；所述烯基选自C2-C20单官能团或多官能团烯基，如乙烯基、丙烯基、稀丙基、9-十六烯基、9，12-十八双烯基等； 所述粉体材料为粒径介于I纳米和100微米之间的颗粒物质(也称为微纳颗粒)； 所述其他助剂为增强产品性能、提高其稳定程度和/或增强其打印效果的适用于3D打印的助剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述粉体材料选自无机微纳颗粒、有机高分子微纳颗粒和有机无机杂化微纳颗粒的一种或多种。优选所述无机微纳颗粒选自金属单质微纳颗粒(例如银、金、铁、钼颗粒等)、金属氧化物微纳颗粒(如Fe304、Ti02、Cu20、Zn0、CdS颗粒等)、非金属单质微纳颗粒(如碳、娃颗粒等)、卤化银微纳颗粒(如AgCl、AgBr颗粒等)、碳酸盐微纳颗粒(如BaCO3颗粒等)以及磷酸盐微纳颗粒(如LiFePO4颗粒等)中的一种或多种。优选所述有机高分子微纳颗粒选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、ABS、环氧树脂等微纳颗粒中的一种或多种。优选所述有机无机杂化微纳颗粒具有壳层结构或不对称结构，如PSOFe3O4, PSiDopaiAg等其中的一种或多种。 优选地，所述粉体材料选自100-500nm的BaCO3颗粒；0.5-10 μ m的TiO2颗粒与50-500nm的ZnO颗粒的混合物，二者的比例为(2-5):1 ；200-800nm的碳粉颗粒；AgBr颗粒和CdS颗粒的混合物，二者各自的粒径为10-500nm，优选一个为10_50nm，另一个为100-500nm, 二者的比例为(1_5):1 ;或者，碳粉颗粒和LiFePO4颗粒的混合物，二者各自的粒径为10-500nm，优选一个为lO-lOOnm，另一个为100_500nm，后者与前者的比例为(50-100):1。 优选地，所述其他助剂包括增塑剂、增稠剂、增韧剂、阻聚剂、稳定剂、交联剂、颜料、脱气剂、光稳定剂以及分散剂中的一种或多种，按重量分数分别为:增塑剂1-60重量份 增稠剂0-20重量份 增韧剂0.1-10重量份 阻聚剂0...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭靖，沈衡，朱唐，徐坚，赵宁，孙文华，董金勇，李春成，符文鑫，林学春，马永梅，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11