选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法技术

本发明专利技术提供一种选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，其包括：准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树脂；准备包含阳离子单体、稀释剂和可光固化单体(B)的带正电荷基团的光敏树脂；将需要打印的模型导入数字光处理3D打印机中，根据模型的设计分别利用中性光敏树脂和带正电荷基团的光敏树脂打印和固化，得到模型；清洗得到的模型，去除未固化的单体；将功能材料分散在含有阴离子表面活性剂的溶液中，得到带负电荷的功能材料分散液；将模型浸入功能材料分散液中，经规定时间后取出。本发明专利技术的方法具有简便高效、低成本的特点，在3D打印电子器件的制备上有广泛应用前景。

【技术实现步骤摘要】
选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法
本专利技术属于增材制造
，具体涉及基于静电吸附的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法。
技术介绍
增材制造(也称为3D打印)是指一组以逐层方式直接从计算机辅助设计(CAD)模型中制造三维物体的技术，几乎任何任意复杂的物体都可以以简单和低成本的方式生产。如今已经开发出许多3D打印技术，如熔融沉积(FDM)、选择激光熔融(SLM)、立体光固化成型(SLA)、数字光处理(DLP)，这些技术在金属零件、航空航天、生物医学工程、传感器和微电子等领域中有重大应用。其中数字光处理3D打印技术的基本原理是数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。DLP-3D打印较其他类型的3D打印技术有其独特的优势：没有移动光束，振动偏差小没有活动喷头，完全没有材料阻塞问题，没有加热部件，提高了电气安全性，打印准备时间短，节省能源，首次耗材添加量远少于其他设备，节省用户成本。对于电子设备的3D打印，功能化的步骤必不可少，对于数字光处理3D打印模型的功能化，主要可以分为两种路线：一是将功能材料混入树脂原料中直接打印出模型，但是会有分散不均匀、打印质量不佳的缺点；二是利用原料打印出模型后再制备活性层，操作复杂、成本高且无法选择性地进行功能化。因此，需要一种简单高效且成本低的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术中存在的问题而完成的，其目的是提供一种简单高效且成本低的基于静电吸附的数字光处理3D打印模型选择性功能化的方法。为了达到上述目的，专利技术人先配制中性光敏树脂和带正电荷基团的光敏树脂并分别装入数字光处理3D打印机的物料盒中，再将三维绘图软件绘制的模型导入数字光处理3D打印机，利用两种光敏树脂通过数字光处理3D打印机打印出模型，接着使用阴离子分散剂分散功能材料得到带负电荷的功能材料分散液，最后将所得的模型浸入分散液中，使功能材料通过静电吸附(正负电荷的吸附)结合至模型中由带正电荷基团的光敏树脂固化成型的部分，由此能够简便且高效地将数字光处理3D打印模型功能化，从而完成了本专利技术。本专利技术的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法包括以下步骤：准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树脂；准备包含阳离子单体、稀释剂和可光固化单体(B)的带正电荷基团的光敏树脂；将需要打印的模型导入数字光处理3D打印机中，根据模型的设计分别利用上述中性光敏树脂和上述带正电荷基团的光敏树脂打印和固化，得到模型；清洗得到的上述模型，去除未固化的单体；将功能材料分散在含有阴离子表面活性剂的溶液中，得到带负电荷的功能材料分散液；将上述模型浸入上述功能材料分散液中，经规定时间后取出。在一些优选的实施方式中，上述可光固化单体(A)是选自聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。对于柔性器件，可光固化单体(A)更优选使用脂肪族单官能团丙烯酸酯，例如EBECRYL113、EBECRYL114。在一些优选的实施方式中，上述阳离子单体是选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、丙烯酰丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵、及丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵中的至少一种。在一些优选的实施方式中，上述稀释剂是选自二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、及三(乙二醇)二乙烯基醚中的至少一种。在一些优选的实施方式中，上述可光固化单体(B)是选自双酚A丙三醇二甲基丙烯酸酯、双酚A丙三醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯中的任一种。在一些优选的实施方式中，上述中性光敏树脂及上述带正电荷基团的光敏树脂中还包含光引发剂，上述光引发剂是选自苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、安息香苯甲醚中的至少一种。在一些优选的实施方式中，上述阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠中的至少一种。在一些优选的实施方式中，上述功能材料为碳纳米管、石墨烯、纳米银线、铜纳米线中的任一种。在一些优选的实施方式中，使用数字光处理3D打印机进行打印时，曝光参数设置为7～10。在一些优选的实施方式中，将上述模型浸入在上述功能材料分散液时，浸渍时间为10～30分钟。在一些优选的实施方式中，使用清洗剂对上述模型进行清洗，该清洗剂优选为选自乙醇、丙醇或丙酮的至少一种。在一些优选的实施方式中，将模型从功能材料分散液取出后，使用去离子水进行清洗。专利技术效果根据本专利技术，将配制的中性光敏树脂和带正电荷基团的光敏树脂利用数字光处理3D打印机固化成型，得到部分带正电荷的模型，接着将所得的模型浸入带负电荷的功能材料分散液中，使功能材料通过静电吸附结合至模型中由带正电荷基团的光敏树脂固化成型的部分，从而在模型特定区域形成导电层，由此提供一种便捷高效且低成本的基于静电吸附的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法。本专利技术的其他有益效果将在下述本专利技术的详细描述中进一步说明。附图说明图1是本专利技术的选择性功能化DLP-3D打印模型的流程图，其中图1(a)显示的是一个由数字光处理3D打印机打印的叉指电极，其叉指部分由带正电荷基团的光敏树脂打印，衬底部分由中性光敏树脂打印，图1(b)显示将叉指电极浸入带负电荷的功能材料分散液中进行选择性功能化，图1(c)显示选择性功能化之后的模型，叉指部分形成有功能材料层。图2是本专利技术通过DLP-3D打印的表面带正电荷的模型和带负电荷功能材料(CNT)分散液在不同pH下的zeta电位。图3是本专利技术实施例1制备的DLP-3D打印模型经碳纳米管选择性功能化之后的表面的SEM图像(图3a)及S元素的EDS图像(图3b)。图4是本专利技术实施例2制备的DLP-3D打印模型经纳米银线选择性功能化之后的表面的SEM图像。具体实施方式以下结合优选的实施方式及附图说明本专利技术的技术特征，这旨在说明本专利技术而不是限制本专利技术。附图被大大简化以用于进行说明，但不一定按比例绘制。应当了解，附图中所示的仅仅是本专利技术的较佳实施例，其并不构成对本专利技术的范围的限制。本领域的技术人员可以在附图所示的实施例的基础上对本专利技术进行各种显而易见的修改、变型、等效替换，并且在不相矛盾的前提下，在以下所描述的不同实施方式中的技术特征可以任意组合，而这些都落在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法包括以下步骤：(1)准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，包括：/n准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树脂；/n准备包含阳离子单体、稀释剂和可光固化单体(B)的带正电荷基团的光敏树脂；/n将需要打印的模型导入数字光处理3D打印机中，根据模型的设计分别利用所述中性光敏树脂和所述带正电荷基团的光敏树脂打印和固化，得到模型；/n清洗得到的所述模型，去除未固化的单体；/n将功能材料分散在含有阴离子表面活性剂的溶液中，得到带负电荷的功能材料分散液；/n将所述模型浸入所述功能材料分散液中，经规定时间后取出。/n

【技术特征摘要】
1.一种选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，包括：
准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树脂；
准备包含阳离子单体、稀释剂和可光固化单体(B)的带正电荷基团的光敏树脂；
将需要打印的模型导入数字光处理3D打印机中，根据模型的设计分别利用所述中性光敏树脂和所述带正电荷基团的光敏树脂打印和固化，得到模型；
清洗得到的所述模型，去除未固化的单体；
将功能材料分散在含有阴离子表面活性剂的溶液中，得到带负电荷的功能材料分散液；
将所述模型浸入所述功能材料分散液中，经规定时间后取出。


2.如权利要求1所述的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，其特征在于，所述可光固化单体(A)是选自聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、及脂肪族单官能团丙烯酸酯中的至少一种。


3.如权利要求1所述的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，其特征在于，所述阳离子单体是选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰丙基三甲基氯化铵、丙烯酰丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵、及丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵中的至少一种。


4.如权利要求1所述的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，其特征在于，所述稀释剂是选自二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、及三(乙二醇)二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，轩福贞，肖飚，肖婷，陈洋，温建锋，梅志宇，林泽昊，张颢出，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31