一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，所用原料包括以下重量配比的组分：功能化纳米粒子0.1‑5份、颜色添加剂0‑5份、光敏树脂聚合物单体15‑60份、光敏树脂预聚物10‑70份、终止剂0.1‑5份，所述聚合物基梯度材料还包括交联剂5‑50份，所述聚合物基梯度材料还包括光引发剂0.1‑10份，所述聚合物基梯度材料还包括增溶剂0.1‑5份。本发明专利技术突破了目前金属的3D打印仍局限于单一材料的结构的打印，在同一结构中混合使用不同的材料以打印具有梯度性能特征的3D打印方法将是一种创新的、极具发展潜力的加工技术。

3D printing process for polymer based gradient material

The invention discloses a preparation method of 3D printing polymeric gradient material, the raw material comprises the following components in weight ratio: functional nanoparticles 0.1 5 copies, 5 copies, 0 color additives photosensitive resin polymer monomer 60, 15 photosensitive resin prepolymer is 10 70 copies and termination agent 0.1 5 copies, the polymeric gradient material also comprises a crosslinking agent 5 50 copies, the polymeric gradient material also includes 0.1 photo initiator 10, the polymeric gradient material also includes a solubilizing agent 0.1 5. The invention breaks through the structure of the metal 3D printing is still confined to a single material printing, hybrid 3D printing method using different materials to print with gradient characteristics in the same structure is a processing technology innovation, has great potential for development.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法
本专利技术涉及3D打印材料
，尤其涉及一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法。
技术介绍
3D打印被誉为颠覆传统制造业的又一次工业革命。它的成型过程是：先由软件设计出所需要的计算机三维曲面或实体模型，然后根据工艺要求，将其按一定的厚度进行分层，把原来的三维电子模型变成二维平面信息，再将分层后的数据进行一定的处理，输入加工参数，产生数控代码：在微机控制下，数控系统以平面加工方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接成型。3D打印技术在国内仍处于起步阶段，生产成本高，无国产商业产品，目前国内厂家均从国外购买材料，不仅价格昂贵，其与我国生产的3D打印机存在流动性匹配和成型性匹配的问题，同时，现有3D打印材料也存在着强度不够，着色性差的问题，因此亟待开发一种与我国生产的3D打印机流动性、成型性较为匹配，同时具有足够强度和着色性的3D打印材料。在梯度结构的3D打印方面，大连理工大学的吴东江等人的专利《一种激光3D打印陶瓷功能梯度结构件的方法》(公开号：CN103317590A)公布了一种陶瓷功能梯度结构件的激光3D打印方法，利用激光3D打印系统以不同的陶瓷粉末为原材料成形功能梯度结构件。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法。本专利技术提出的一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，所用原料包括以下重量配比的组分：功能化纳米粒子0.1-5份、颜色添加剂0-5份、光敏树脂聚合物单体15-60份、光敏树脂预聚物10-70份、终止剂0.1-5份。优选地，所述聚合物基梯度材料还包括交联剂5-50份。优选地，所述聚合物基梯度材料还包括光引发剂0.1-10份。优选地，所述聚合物基梯度材料还包括增溶剂0.1-5份。与现有技术相比较，本专利技术中的有益效果是:本专利技术实现功能梯度材料结构和复合材料结构的快速加工制造以及复杂形状功能梯度材料和复合材料结构的快速制造。本专利技术突破了目前金属的3D打印仍局限于单一材料的结构的打印，在同一结构中混合使用不同的材料以打印具有梯度性能特征的3D打印方法将是一种创新的、极具发展潜力的加工技术。一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，具体包括以下步骤：A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为100～50000cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制得3D打印材料，使得3D打印材料的粘度为1～10000cps。步骤A中还加入交联剂，步骤步骤A中所用溶剂包括芳香烃类溶剂、脂肪烃类溶剂、脂环烃类溶剂、卤化烃类溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂、二醇衍生物和、或含氮溶剂，优选为苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、氯仿、全氯乙烯、三氯乙烯、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、环氧丙烷、乙烯乙二醇醚、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、苯酚和、或三乙醇胺。步骤步骤A中预聚反应在温度为30℃～200℃下进行，优选为50℃～150℃，更优选为60℃～120℃。步骤B中还加入交联剂和增溶剂，与光敏树脂预聚物、光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子和颜色添加剂混合。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。实施例一功能化纳米粒子0.1份、颜色添加剂0份、光敏树脂聚合物单体15份、光敏树脂预聚物10份、终止剂0.1份、交联剂5份、光引发剂0.1份、增溶剂0.1份。A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为100cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制得3D打印材料，使得3D打印材料的粘度为1cps。步骤步骤A中预聚反应在温度为30℃下进行，优选为50℃更优选为60℃。实施例二功能化纳米粒子1份、颜色添加剂2份、光敏树脂聚合物单体30份、光敏树脂预聚物25份、终止剂1份、交联剂15份、光引发剂1份、增溶剂0.8份。A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为1000cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制得3D打印材料，使得3D打印材料的粘度为100cps。步骤步骤A中预聚反应在温度为60℃下进行，优选为80℃更优选为80℃。实施例三功能化纳米粒子2份、颜色添加剂3份、光敏树脂聚合物单体40份、光敏树脂预聚物35份、终止剂2份、交联剂25份、光引发剂2份、增溶剂1.5份。A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为2000cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制得3D打印材料，使得3D打印材料的粘度为1000cps。步骤步骤A中预聚反应在温度为80℃下进行，优选为100℃更优选为90℃。实施例四功能化纳米粒子4份、颜色添加剂3份、光敏树脂聚合物单体40份、光敏树脂预聚物40份、终止剂3份、交联剂40份、光引发剂5份、增溶剂4份。A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为40000cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制得3D打印材料，使得3D打印材料的粘度为5000cps。步骤步骤A中预聚反应在温度为180℃下进行，优选为130℃更优选为110℃。实施例五功能化纳米粒子5份、颜色添加剂5份、光敏树脂聚合物单体60份、光敏树脂预聚物70份、终止剂5份、交联剂50份、光引发剂10份、增溶剂5份。A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为50000cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制得3D打印材料，使得3D打印材料的粘度为10000cps。步骤步骤A中预聚反应在温度为200℃下进行，优选为150℃更优选为120℃。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，其特征在于，所用原料包括以下重量配比的组分：功能化纳米粒子0.1‑5份、颜色添加剂0‑5份、光敏树脂聚合物单体15‑60份、光敏树脂预聚物10‑70份、终止剂0.1‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，其特征在于，所用原料包括以下重量配比的组分：功能化纳米粒子0.1-5份、颜色添加剂0-5份、光敏树脂聚合物单体15-60份、光敏树脂预聚物10-70份、终止剂0.1-5份。2.根据权利要求1所述的一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，其特征在于，所述聚合物基梯度材料还包括交联剂5-50份。3.根据权利要求1所述的一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，其特征在于，所述聚合物基梯度材料还包括光引发剂0.1-10份。4.根据权利要求1所述的一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，其特征在于，所述聚合物基梯度材料还包括增溶剂0.1-5份。5.如权利要求1-4所述的一种聚合物基梯度材料的3D打印制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：A、制备预聚物：将光敏树脂聚合物单体、光引发剂和终止剂溶于溶剂中，在一定温度下进行预聚反应制得光敏树脂预聚物，使得预聚物的粘度为100～50000cps；B、将(1)制得的光敏树脂预聚物与光敏树脂聚合物单体、光引发剂、终止剂、功能化纳米粒子、颜色添加剂混合，在一定温度下聚合，制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴操，朱平平，鲍文辕，
申请(专利权)人：南京先临三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32