导电3D打印材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电3D打印材料及其制备方法，导电3D打印材料包括丙烯酸酯低聚物树脂，丙烯酸酯活性稀释剂，光引发剂、导电填料和分散剂；所述丙烯酸酯低聚物树脂包括甲基丙烯酸‑β‑羟乙酯和聚氨酯丙烯酸酯；聚氨酯丙烯酸酯为芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族三官能度聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。制备方法为：将丙烯酸活性稀释剂和分散剂混合后，添加导电填料进行研磨得到混合液A；在混合液A中加入丙烯酸低聚物树脂，进行搅拌得到混合液B；在混合液B中加入光引发剂进行搅拌得到导电3D打印材料。本发明专利技术的导电3D打印材料其打印出来的产品具有力学强度高，硬度高，韧性好，耐磨性强等优势。

【技术实现步骤摘要】
导电3D打印材料及其制备方法
本专利技术属于树脂领域，涉及一种导电3D打印材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印，又称作增材制造，是快速成型技术的一种，被誉为第三次工业革命的核心技术。材料是3D打印的基础，也是当前制约3D打印发展的瓶颈。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。工程塑料指被用作工业零价或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击下、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。工程塑料是当前应用最广泛的一类3D打印材料，常见的有ABS（AcrylonitrileButadieneStyrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，简称ABS）类材料、PC（Polycarbonate，聚碳酸酯，简称PC）类材料、尼龙类材料等。ABS材料是FDM（FusedDepositionModeling，熔融沉积造型，简称FDM）快速成型工艺常用的热塑性工程塑料，具有强度高、韧性好、耐冲击等优点，正常变形温度超过90℃，可进行机械加工（钻孔、攻螺纹）、喷漆及电镀。光敏树脂由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光引发剂，在一定波长的紫外光照射下能立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态，可用于制作高强度、耐高温、防水材料。橡胶类材料具备多种级别弹性材料的特征，这些材料所具备的硬度、断裂伸长率、抗撕裂强度和拉伸强度，使其非常适合于要求防滑或柔软表面的应用领域，3D打印的橡胶类产品主要有消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫片等。金属材料方面，3D打印所使用的金属粉末一般要求纯净度高，球形度好，粒径分布窄，氧含量低，目前应用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬隔绝、不锈钢和铝合金材料等。3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所组成的混合物。其中光敏树脂具有利用率高、固化速度块、成型周期段、环保等优点，但是固化成型件硬度低、耐热性不好，力学性能差，这些缺陷影响了光敏树脂的使用性能。同时，3D打印材料的应用场景越来越广，需求越来越高，很多应用场合要求具备导电、导热等性能。一般的，在打印的部件上，通过后处理，加上功能性薄层来赋予部件一定的功能，其过程复杂，功能化效果有限。如果直接在光敏树脂上添加导热填料，由于导热添加的添加量占比高，更加影响了3D打印件的力学性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种导电3D打印材料，在UV固化树脂中通过加入纳米导电填料，因其比重小，分散性好，不会在储存和打印过程中产生沉降和团聚，同时其纳米尺寸，光穿透性好，不会影响UV打印，也不会影响最终的可见光透过率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种导电3D打印材料，包括丙烯酸酯低聚物树脂，丙烯酸酯活性稀释剂，光引发剂、导电填料和分散剂；所述丙烯酸酯低聚物树脂包括甲基丙烯酸-β-羟乙酯和聚氨酯丙烯酸酯；所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族三官能度聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯和脂肪族三官能度聚氨酯丙烯酸酯按照质量比为1:1:1混合得到的混合物。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述丙烯酸酯活性稀释剂为所述丙烯酸酯活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和丙氧化丙三醇三丙烯酸酯中的一种或多种。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述丙烯酸酯活性稀释剂为所述丙烯酸酯活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和丙氧化丙三醇三丙烯酸酯按照1:1:1混合得到的混合物。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯酰基甲酸酯按照1:1混合得到的混合物。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述导电填料为单壁碳纳米管、纳米石墨烯和炭黑中的一种或多种。。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述分散剂为Tego610S和/或SurfynolCT-136。上述的导电3D打印材料，进一步的，所述丙烯酸酯低聚物树脂的含量为65wt%~85wt%，丙烯酸酯活性稀释剂的含量为9.9wt%~10.9wt%，光引发剂的含量为3wt%，导电填料的含量为1wt%~20wt%，分散剂的含量为0.1wt%~2wt%。基于一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的导电3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将丙烯酸活性稀释剂和分散剂混合后，添加导电填料进行研磨得到混合液A；S2、在所述混合液A中加入丙烯酸低聚物树脂，进行搅拌得到混合液B；S3、在所述混合液B中加入光引发剂进行搅拌得到导电3D打印材料。上述的制备方法，进一步的，所述S1中所述导电填料分三次加入，第一次添加导电填料后以1000r/min～2000r/min研磨10min～60min，第二次以100～2000r/min研磨10～120min，第三次以100～2000r/min研磨60min。上述的制备方法，进一步的，所述S2中，所述搅拌具体为在双行星搅拌釜中，以剪切速度：1～8m/s，公转速度：0.1～0.6m/s，搅拌10～60min。上述的制备方法，进一步的，所述S3中，所述搅拌具体为在双行星搅拌釜中，以剪切速度：1～8m/s，公转速度：0.1～0.5m/s，搅拌5～60min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术提供一种导电3D打印材料，由于本专利技术中需要添加较大比重的导电填料，为了不影响3D打印材料的力学性能，需要对聚氨酯丙烯酸酯进行改性。单一的聚氨酯丙烯酸酯具有优异的耐磨性和柔韧性，但是光固化速率慢、粘度高、固化后硬度低，耐腐蚀性差。本专利技术以甲基丙烯酸-β-羟乙酯和聚氨酯丙烯酸酯为原料，聚氨酯丙烯酸酯中的羧基（-COO-）与甲基丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）中的羟基（-OH-）形成氢键，氢键间的相互作用增加了固化体系的交联密度和相容性，从而提高了3D打印树脂材料的力学性能。进一步的，本专利技术将的聚氨酯丙烯酸酯由脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯和脂肪族三官能度聚酯丙烯酸酯UV光固化树脂混合而成。脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂具备固化速率快、高附着力和高柔韧性。而芳香族聚氨酯丙烯酸树脂耐磨性高、韧性高、耐磨性好。将两者混合使用可以提高聚氨酯丙烯酸酯的综合性能。同时，本专利技术将六光能团的聚氨酯丙烯酸酯和三官能团的丙烯酸酯混合使用，在光引发剂引发交联后，可成为网络立体结构，具有力学强度高，硬度高，韧性好，耐磨性强等优点。（2）本专利技术提供了一种导电3D打印材料，其活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、乙氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电3D打印材料，其特征在于，包括丙烯酸酯低聚物树脂，丙烯酸酯活性稀释剂，光引发剂、导电填料和分散剂；所述丙烯酸酯低聚物树脂包括甲基丙烯酸-β-羟乙酯和聚氨酯丙烯酸酯；/n所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族三官能度聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种导电3D打印材料，其特征在于，包括丙烯酸酯低聚物树脂，丙烯酸酯活性稀释剂，光引发剂、导电填料和分散剂；所述丙烯酸酯低聚物树脂包括甲基丙烯酸-β-羟乙酯和聚氨酯丙烯酸酯；
所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族三官能度聚氨酯丙烯酸酯中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的导电3D打印材料，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯为芳香族六官能度聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族六官能度聚氨酯丙烯酸酯和脂肪族三官能度聚氨酯丙烯酸酯按照质量比为1:1:1混合得到的混合物。


3.根据权利要求1所述的导电3D打印材料，其特征在于，所述丙烯酸酯活性稀释剂为所述丙烯酸酯活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和丙氧化丙三醇三丙烯酸酯中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的导电3D打印材料，其特征在于，所述丙烯酸酯活性稀释剂为所述丙烯酸酯活性稀释剂为甲基丙烯酸异冰片酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和丙氧化丙三醇三丙烯酸酯按照1:1:1混合得到的混合物。


5.根据权利要求1所述的导电3D打印材料，其特征在于，所述光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和苯酰基甲酸酯按照1:1混合得到的混合物。


6.根据权利要求1所述的导电3D打印材料，其特征在于，所述导电填料为单壁碳纳米管、纳米石墨烯和炭黑中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佩先，岳利，俞国金，
申请(专利权)人：湖南创瑾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43