一种光固化3D打印材料以及应用该材料进行3D打印的方法技术

本发明专利技术公开了一种光固化3D打印材料以及应用该材料进行3D打印的方法，该材料包含下列组分：可光固化树脂单体和/或寡聚物；光引发剂；和液体填料，该填料为硅酸乙酯和/或硅酸甲酯，使用该材料进行光固化打印后，然后对打印件进行能够接触到液态或气态的水成分的后处理，使得液体硅酸乙酯和/或硅酸甲酯发生水解缩聚反应生成固体二氧化硅，从而改善打印件的力学性能以及提高打印件表面的光滑度。而且使用液体填料，即硅酸乙酯和/或硅酸甲酯替代现有技术中常用的固态填料二氧化硅，使得光固化打印材料在配制完成后，其整体粘度降低，利于进行光固化打印操作。同时液体填料与其他材料组分能够更均匀的混合，不会出现固态二氧化硅发生沉积的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种光固化3D打印材料以及应用该材料进行3D打印的方法
本专利技术涉及
为三维成型领域，特别涉及一种光固化3D打印材料以及应用该材料进行3D打印的方法。
技术介绍
光固化成型(StereoLithographyAppearance，SLA或SL)主要是使用光敏树脂作为原材料，利用液体光敏树脂在紫外激光束照射下会快速固化的特性。光敏树脂一般为液体，它在一定波长的紫外光(250nm～400nm)照射下引起聚合反应，完成固化。由于光固化过程中，树脂的聚合反应有可能不完全，分子之间，聚合链段之间可能存在空隙，通常需要在光固化打印料中添加一种或多种固体填料，能够改善固化后树脂的性能，而且使得产品表面光滑。二氧化硅是一种无定型微细粉状物，由于其具有多孔性、高分散、质轻、化学稳定性好，现有技术中常将固体二氧化硅作为填料，从而改善光固化打印产品的力学性能。但是二氧化硅本身是比表面积较大的固体小颗粒，在光固化打印领域中作为填料使用时加入液体的打印料后会使得打印料整体粘度变大，加大打印难度；而且固体二氧化硅填料加入打印料后会出现沉积现象，造成打印材料的存储稳定性差，同时使得固化后产品表面打印效果不理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种新的打印材料配方，便于光固化3D打印，而且该打印材料配方制造的光固化产品具有力学性能好，表面光滑且硬度高的优点。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种液体光固化3D打印材料，该材料包含下列组分：可光固化树脂单体和/或寡聚物；光引发剂；和液体填料，该填料为硅酸乙酯和/或硅酸甲酯。上述的技术方案相对于现有技术具有以下优点：首先使用液体填料，即硅酸乙酯和/或硅酸甲酯替代现有技术中常用的固态填料二氧化硅，使得光固化打印材料在配制完成后，其整体粘度低，利于进行光固化打印操作。而且液体填料与其他材料组分能够更加均匀的混合，不会出现固体二氧化硅颗粒发生沉积的现象。其次，在光固化打印完成后，对于打印件进行能够接触到液态或气态的水成分的后处理，液体填料发生水解缩聚反应后生成固体二氧化硅，能够很好地改善打印件的力学性能，而且令打印件的表面光滑。进一步地，所述填料为正硅酸乙酯。进一步地，所述填料质量占比光固化3D打印材料质量的5％-20％。进一步地，所述可光固化树脂单体和/或寡聚物为丙烯酸酯。进一步地，所述光固化3D打印材料中还含有酸性单体。进一步地，所述酸性单体为磷酸酯丙烯酸酯。进一步地，所述酸性单体质量占比光固化3D打印材料质量的0.1％-1％。进一步地，所述光固化3D打印材料中还含有光固化稀释剂和/或交联剂。利用上述的光固化3D打印材料进行光固化3D打印，其打印方法为：步骤一、配置所述的光固化3D打印材料，充分搅拌该光固化3D打印材料，其中液体填料均匀分散；步骤二、通过光固化3D打印设备对液体光固化3D打印材料的进行光固化，形成固态的打印件，液体填料分散在打印件中；步骤三、清洗，使用清洗剂对打印件表面的残料进行清除，该步骤三为可选步骤；步骤四、将打印件接触水或含水试剂，或者将打印件放置在高湿环境中，使得打印件中的液体填料发生水解缩聚反应，生成固体的二氧化硅。进一步地，所述步骤三中使用清洗剂为异丙醇、乙醇溶剂或浓度高于70％的异丙醇、乙醇水溶液。进一步地，所述步骤三中使用水基型清洗剂对打印件进行清洗。进一步地，所述步骤四中打印件进行水浴，水浴的温度为50℃-80℃，水浴时间为30min-60min。进一步地，打印件在经过步骤四后，对其进行烘干加热处理，加热温度为70℃-90℃，加热时间为4h-8h。进一步地，打印件经过步骤三后，对其进行补充光固化处理，将打印件在UV灯下光照3min-5min。进一步地，所述步骤一中，制备光固化3D打印材料时，先将可光固化树脂单体和/或寡聚物与光引发剂混合均匀，然后加入液体填料，再进行充分混合。附图说明图1为使用光固化3D打印材料进行光固化3D打印的流程框架图。具体实施方式下面结合具体实施方式对专利技术作进一步详细地说明。本专利技术提供的一种液体光固化3D打印材料，该材料包含下列组分：20-80质量份的可光固化树脂单体或寡聚物；0.5-20质量份的光引发剂；和1-20质量份的液体填料，该填料为硅酸乙酯和/或硅酸甲酯，以及可选择性加入的1-50质量份的反应稀释剂和0.05-5质量份的染料。其中光固化树脂单体和/或寡聚物可以为含碳碳双键的丙烯酸酯类材料，具体的单体可以是丙烯酸酯，寡聚物可以是聚氨酯甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯丙烯酸酯。其中光引发剂可以是安息香、二苯基乙酮(二苯乙酮)、二苯甲酮、芳酰基膦氧化物(如2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦或称为TPO)、硫代丙氧基硫杂蒽酮中的一种，或多种的混合物。其中反应稀释剂可以是丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，苯乙烯，丙烯酸，乙烯基酰胺，乙烯基醚，乙烯基酯中的一种，或者多种前述物质的聚合物。其中染料可以是可溶性有机颜料或有机紫外光吸收剂，有机紫外光吸收剂为羟基二苯甲酮、羟苯基苯并三唑、草酰替苯胺、二苯甲酮、羟苯基三嗪和/或苯并三唑。其中填料为液体硅酸乙酯和/或硅酸甲酯，当外界环境的水含量较高时，硅酸乙酯/硅酸甲酯中的乙氧基/甲氧基逐步被水中的(OH)所取代，而取代产物又不断缩聚，生成硅酸和乙醇/甲醇，硅酸进一步反应生成二氧化硅。由于硅酸甲酯因为水解会释放甲醇，具有一定毒性，所以硅酸乙酯作为填料是比较优选的。由于硅酸乙酯和/或硅酸甲酯接触水后发生水解缩聚反应，所以需要保持光固化打印前以及打印过程中填料在光固化3D打印材料中始终维持液态，不发生水解，而在光固化打印后的后处理步骤才令填料进行水解缩聚反应。在一些实施例中，为了防止填料过早发生水解，对于光固化3D打印材料的其他组分控制含水量，选择疏水性的可光固化树脂单体或寡聚物单体、光引发剂、反应稀释剂以及染料。在一些实施例中，配方需要采用特定亲水性材料，可以将填料与该亲水性材料分为两个组份，在光固化打印之前将两个组份混合，再进行光固化打印，尽量减少填料水解对于光固化打印的影响。另外，由于酸性或碱性条件下，均有利于硅酸乙酯/硅酸甲酯的水解。但是碱性条件下，水解反应较难控制，且材料中的碳碳双键在碱性条件下易发生迈克尔加成反应，生成聚合物凝胶，导致打印材料存储稳定性差，所以碱性条件不合适。较优的选择是令硅酸乙酯/硅酸甲酯在酸性的条件下水解。在一些实施例中，在光固化3D打印材料中加入总质量占比0.1-1％的酸性单体，该酸性单体参与光固化，并且能够提供给硅酸乙酯/硅酸甲酯一定酸性的水解环境。优选的，酸性单体为磷酸酯丙烯酸酯单体，该类材料市售产品较多，提供酸性条件，在合适的含水量环境中能够促进后处理中硅酸乙酯和/或硅酸甲酯水解。利用上述的光固化3D打印材料进行光固化3D打印，其打印方法流程如图1所示：步骤一、配置所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体光固化3D打印材料，其特征在于，该材料包含下列组分：/n(a).可光固化树脂单体和/或寡聚物；/n(b).光引发剂；和/n(c).液体填料，该填料为硅酸乙酯和/或硅酸甲酯。/n

【技术特征摘要】
20191105 CN 20191107119241.一种液体光固化3D打印材料，其特征在于，该材料包含下列组分：
(a).可光固化树脂单体和/或寡聚物；
(b).光引发剂；和
(c).液体填料，该填料为硅酸乙酯和/或硅酸甲酯。


2.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述填料为正硅酸乙酯。


3.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述填料质量占比光固化3D打印材料质量的5％-20％。


4.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述可光固化树脂单体和/或寡聚物为丙烯酸酯。


5.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述光固化3D打印材料中还含有酸性单体。


6.根据权利要求5所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述酸性单体为磷酸酯丙烯酸酯。


7.根据权利要求5所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述酸性单体质量占比光固化3D打印材料质量的0.1％-1％。


8.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印材料，其特征在于，所述光固化3D打印材料中还含有光固化稀释剂和/或交联剂。


9.根据权利要求1-8任一所述的一种光固化3D打印材料进行光固化3D打印，其打印方法为：
步骤一、配置所述的光固化...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，
申请(专利权)人：清锋北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11