一种新型硬质柔性3D打印材料制造技术

本发明专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种新型硬质柔性3D打印材料。其制备方法包含如下步骤：混料：在柔性基体中混入一些可以通过后处理方法变软的硬质材料；制料：挤出获得硬质材料；后处理：硬质材料后处理后变成柔性材料。有益效果：(1)密封保存后的材料，硬度高，采用FDM机器打印时非常顺利，不受齿轮进料装置影响，不卡丝；(2)该材料打印成型容易，不拉丝，模型无斑点；(3)曲面打印效果好；(4)可采用常规3D硬质打印材料的打印速度，比柔性材料打印速度(柔性材料常规设计速度在20-40mm/S)提高1倍多；(5)后处理得到的最终材料韧性好；(6)软化成型容易，无毒无害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印领域，尤其涉及尤其涉及一种新型硬质柔性3D打印材料。
技术介绍
目前，3D打印技术发展迅猛，3D打印材料是支撑3D打印行业发展的三大关键技术之一。目前，市场上的FDM3D打印机占有量大，但是直接打印柔性材料仍存在缺陷，主要表现在两方面：(1)FDM3D打印机挤出装置多为齿轮啮合，该装置易导致柔性材料卡丝，造成打印的失败；(2)如果采用单纯的TPU、TPE、PUR等柔性材料打印，打印模型不光滑，在模型表面易形成丝状或斑点，需要进行二次处理。其实柔性材料的工业应用十分广泛，例如：鞋厂，儿童玩具等。为了扩展FDM机器的应用市场，必须开发能够满足FDM打印机打印的硬质柔性材料。这种新型硬质柔性3D打印材料能解决用户使用过程中存在的障碍，而且打印模型光滑细腻，在工业鞋厂设计，柔性模型打印，儿童玩具市场具有广阔的应用前景。
技术实现思路
专利技术的目的：为了提供一种效果更好的新型硬质柔性3D打印材料，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。为了达到如上目的，本专利技术采取如下技术方案：一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，其制备方法包含如下步骤：混料：在柔性基体中混入一些可以通过后处理方法变软的硬质材料；制料：挤出获得硬质材料；后处理：硬质材料后处理后变成柔性材料。本专利技术进一步技术方案在于，所述柔性基体包括TPU、TPE、PUR、SBS、SEBS中的一种或多种。本专利技术进一步技术方案在于，所述可以通过后处理方法变软的硬质材料包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、赛璐璐、聚酯、硬质TPU、轻度交联的聚苯乙烯的一种或多种。本专利技术进一步技术方案在于，所述混料的步骤中还包含增强材料，所述增强材料为包括刚性链的高分子和/或填料。本专利技术进一步技术方案在于，所述刚性高分子链包括PC、ABS、PLA、PS、PA中的一种或多种。本专利技术进一步技术方案在于，所述填料包括硅微粉、蒙脱土、高岭土、硅藻土、白炭黑、碳酸钙、气相二氧化硅、氢氧化铝、滑石粉中的一种或多种。本专利技术进一步技术方案在于，还包含相容剂、抗氧剂、增韧剂和增塑剂。软质材料：40-80份本专利技术进一步技术方案在于，柔性基体包含的重量份为40-80份，经过后处理可以变软的硬质材料的重量份为10-60份；还包含10-30份的增硬组分；还包含0-10份的填料。本专利技术进一步技术方案在于，所述后处理是指将制料后的物质在水，醋，酒，碱溶液、或食盐水中浸泡软化模型。本专利技术进一步技术方案在于，所述制料是指通过单螺杆挤出机进行制备，包含以下步骤：(1)将上述的混料的粒料进行干燥，干燥温度60-65℃，干燥时间为6.5-8.5小时：(2)将干燥好的粒料加入单螺杆挤出机的料筒，挤出成型，出口模后采用风冷，直至定型；(3)缠绕成卷：选取匀速拉力牵引，可得到直径为1.75mm和直径为3.00mm的均匀3D打印丝。采用如上技术方案的本专利技术，相对于现有技术有如下有益效果：(1)密封保存的材料，硬度高，采用FDM机器打印时非常顺利，不受齿轮进料装置影响，不卡丝；(2)该材料打印成型容易，不拉丝，模型无斑点；(3)曲面打印效果好；(4)可采用常规3D硬质打印材料的打印速度，比柔性材料打印速度(柔性材料常规设计速度在20-40mm/S)提高1倍多；(5)后处理得到的最终材料韧性好；(6)软化成型容易，无毒无害。具体实施方式下面对本专利技术的实施例进行说明，实施例不构成对本专利技术的限制：方案一：制备基础硬质柔性3D打印材料基础3D打印材料包含以下物质：软质材料，经过后处理可以变软的硬质材料、增硬组分、填料和助剂。软质材料包括TPU，TPE，PUR、SBS、SEBS等弹性体材料，一种或两种；经过后处理可以变软的硬质材料包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、赛璐璐、聚酯、硬质TPU、轻度交联的聚苯乙烯等，一种或多种；增硬组分包括PC、ABS、PLA、PS、PA等，一种或两种；填料包括硅微粉、蒙脱土、高岭土、硅藻土、白炭黑、碳酸钙、气相二氧化硅、氢氧化铝、滑石粉等，以上物质中的一种或数种；助剂包括相容剂、抗氧剂、增韧剂和增塑剂。上述增韧剂包括橡胶类、热塑性弹性体、共聚物、核壳结构材料，及其改性结构材料，例如EVA、POE-g-MAH、POE-g-GMA和ACR，以上物质中的一种或数种；上述增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、柠檬三丁酯、PEG-2000中的一种或数种；上述相容剂包括聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、聚苯乙烯接枝马来酸酐、聚乳酸接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐等，以上物质中的一种或数种；上述抗氧剂包括包括芳香类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和辅助抗氧剂中的一种或两种；本专利技术进一步技术方案在于，利用如上所述的方法制备的硬质变软材料作为基础配置混合材料；混合材料基本的配方如下(按重量份)：软质材料：40-80份经过后处理可以变软的硬质材料：10-60份增硬组分：10-30份填料：0-10份助剂：适量本专利技术进一步技术方案在于，所述混合材料在双螺杆挤出机中造粒，其挤出温度不超过190℃。方案二：制备3D打印丝本专利技术进一步技术方案在于，造粒后还包含成型的步骤，其特征在于，通过单螺杆挤出机进行制备，包含以下步骤：(1)将上述的改性材料的粒料进行干燥，干燥温度60-65℃，干燥时间为6.5-8.5小时：(2)将干燥好的粒料加入单螺杆挤出机的料筒，挤出成型，出口模后采用风冷，直至定型；(3)缠绕成卷：选取匀速拉力牵引，可得到直径为1.75mm和直径为3.00mm的均匀3D打印丝。方案三：3D打印材料的软化。采用如上的3D打印材料打印成型后，在水，醋，酒，碱溶液、或食盐水中浸泡软化模型。下面对本专利技术的实施例进行说明，实施例不构成对本专利技术的限制：实施例一：将700gTPU、200g聚乙烯醇、100gABS、10g纳米蒙脱土进行干燥，然后与5g邻苯二甲酸二辛酯，5g抗氧剂1010，50gEVA，50gABS-g-MAH进行预混合，混合均匀后加入双螺杆挤出机挤出造粒，所设置的温度依次为130℃，170℃，180℃，175℃，170℃。所得的粒料为硬质变软材料的粒料。将所得粒料在60-65℃干燥，干燥时间为3.5小时，然后采用单螺杆挤出机进行挤出成型。挤出条件如下：螺杆比1∶28，第一区间进料温度160℃；第二区间温度185℃；第三区间温度205℃；第四区间温度195℃；螺杆速度30转/min，电机转速800-900转/min。出口模后，在距离模口50cm处，冷风吹，促使丝线高速旋转；第一段冷却完毕，空置50cm长度，再进行微风冷却；然后空置自然风冷却，直至定型。最后选取匀速拉力牵引，牵引力拉力机显示为16-17赫兹，缠绕成卷，此时可以定型为直径1.75mm的均匀打印丝。即为所得的3D硬质变软打印材料。此种材料经过3D打印后，采用常温的水进行进行后处理，经过一段时间后打印材料可由硬变软。实施例二将600gTPU、200g聚乙烯醇、200gABS、20g纳米蒙脱土进行干燥，然后与5g邻苯二甲酸二辛酯，5g抗氧剂1010，50gPTW，50gABS-g-MAH进行预混合，混合均匀后加入双螺杆挤出机挤出造粒，所设置的温度依次为130℃，170℃，180℃，175℃，170℃。所得的粒料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，其制备方法包含如下步骤：混料：在柔性基体中混入一些可以通过后处理方法变软的硬质材料；制料：挤出获得硬质材料；后处理：硬质材料后处理后变成柔性材料。

【技术特征摘要】
1.一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，其制备方法包含如下步骤：混料：在柔性基体中混入一些可以通过后处理方法变软的硬质材料；制料：挤出获得硬质材料；后处理：硬质材料后处理后变成柔性材料。2.如权利要求1所述的一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，所述柔性基体包括TPU、TPE、PUR、SBS、SEBS中的一种或多种。3.如权利要求1所述的一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，所述可以通过后处理方法变软的硬质材料包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、赛璐璐、聚酯、硬质TPU、轻度交联的聚苯乙烯的一种或多种。4.如权利要求1所述的一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，所述混料的步骤中还包含增强材料，所述增强材料为包括刚性链的高分子和/或填料。5.如权利要求4所述的一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，所述刚性高分子链包括PC、ABS、PLA、PS、PA中的一种或多种。6.如权利要求4所述的一种新型硬质柔性3D打印材料，其特征在于，所述填料包括硅微粉、蒙脱土、高岭土、硅藻土、白炭黑、碳酸钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓军，余若冰，
申请(专利权)人：张晓军，
类型：发明
国别省市：浙江;33