金属直写打印光固化浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种不透光金属直写打印光固化浆料及其制备方法，步骤如下：将包含有二官能团光固化单体的溶液和含有三官能团固化单体的溶液混合，并向其中加入光引发剂，放于密闭环境，采用磁力搅拌使其充分混合，得到光敏树脂混合液；向光敏树脂混合液中加入金属粉末，金属粉末的质量占要制备的金属浆料的总质量的75％～80％；向得到的溶液中加入热塑性粘合剂，持续搅拌，使得热塑性粘合剂充分溶解，得到金属浆料；所述热塑性粘合剂的质量占要制备的金属浆料的总质量的5％到10％。本发明专利技术制备得到的浆料能够满足浆料自支撑能力，浆料边缘不会塌陷，提高了打印效率与打印准确率，同时具备打印更大倾角的能力。具备打印更大倾角的能力。具备打印更大倾角的能力。

【技术实现步骤摘要】
金属直写打印光固化浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及到3D打印技术，尤其涉及到金属直写打印光固化浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D金属直写打印是金属增材制造的一种，区别于的采用高能束熔融的金属3D打印技术(SLM，SLA)，金属直写3D打印通过混有粘合剂的金属浆料的粘合实现了常温打印。事实上，这类技术由于其不发热的特点，它能保持材料的原有特性，避免由于高温产生的金属局部应力，是一项具有优势的零件制备技术。
[0003]已经有使用这种技术打印成的零部件，该技术在设计制造，汽车领域，牙医整形领域，模型工业设计，生物医疗等方面有着广泛的研究。
[0004]在打印物体的时候，传统的3D打印往往需要额外的物理支撑。比如SLM与SLA打印需要粉末床作为支撑，Binder Jetting粘合剂喷射打印则在打印时与打印后均需要粉末作为支撑。打印前后均需要处理粉末，成本高且耗时耗力。
[0005]随着浆料直写3D打印的蓬勃发展，人们逐渐将打印原料拓宽到了各个领域，其中，相比于常见的需要高温加工的金属3D打印方式，金属浆料直写打印具有稳定，成本低，易制作的优势。但是金属浆料直写打印却面临着诸多挑战，由于浆料直写打印采用自支撑的方式，对金属浆料固化速度提出了一定的要求；同时金属浆料往往透光性差，广泛应用于陶瓷树脂水凝胶的光固化打印较难固化金属浆料。这是因为在紫外光照射下，金属浆料黑色的材质在紫外波段的吸收能力非常强，从而导致大部分紫外线被黑色的金属材料吸收，使得光固化只能固化到表面，内部浆料无法固化，导致其强度无法实现材料自支撑的效果。
[0006]同时，常见的二官能团与三官能团的光固化液在常温常亮下粘度低，无塑性，与金属粉末并没有粘合，从而导致沉淀现象，如图1所示。目前主流的处理方法是引入油酸等分散剂减少沉淀，但在打印中发现并没有得到很多改善，打印后期往往存在金属沉淀，从而影响打印效果，降低产品质量。

技术实现思路

[0007]为了解决金属浆料光固化效果差与沉淀的问题，本专利技术提出一种金属直写打印光固化浆料及其制备方法，具体技术方案如下：
[0008]一种金属浆料直写打印的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0009]步骤一：将包含有二官能团光固化单体的溶液和含有三官能团固化单体的溶液混合，并向其中加入光引发剂，放于密闭环境，采用磁力搅拌使其充分混合，得到光敏树脂混合液；
[0010]步骤二：向所述光敏树脂混合液中加入金属粉末，所述金属粉末的质量占要制备的金属浆料的总质量的70％～80％；
[0011]步骤三：向步骤二得到的溶液中加入热塑性粘合剂，持续搅拌，使得热塑性粘合剂充分溶解，得到金属浆料；所述热塑性粘合剂的质量占要制备的金属浆料的总质量的5％到
10％。
[0012]进一步地，所述金属粉末颗粒的粒径小于100μm；所述金属粉末为能够在350到2000摄氏度的高温下固化并烧结成为整体的金属。
[0013]进一步地，所述光引发剂的质量为要制备的金属浆料的总质量的0.1％到1％。
[0014]进一步地，所述光敏树脂混合液中的二官能团单体和三官能团单体的质量比为4:1。
[0015]进一步地，所述二官能团单体选自1,6
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己二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6
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己二醇二甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸中的任意一种；所述三官能团单体选自季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的任意一种。
[0016]进一步地，所述光引发剂选自苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类、酰基磷氧化物、二苯甲酮类、硫杂蒽酮类的任意一种。
[0017]进一步地，所述热塑性粘合剂选自聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯
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乙酸乙烯共聚树脂、氯乙烯
‑
乙酸乙烯共聚树脂、过氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚砜任意一种或多种的组合。
[0018]一种金属直写打印光固化浆料，通过金属浆料直写打印的制备方法制备而成。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]1、通过热塑性材料的加入，使得金属浆料在紫外光的照射下实现外部的快速固化，同时内部不透光的部分因为有热塑性材料的存在，在后续的热床的高温作用下深度固化，从而满足浆料自支撑能力，浆料边缘不会塌陷，提高了打印效率与打印准确率，同时具备打印更大倾角的能力。
[0021]2、如果没有热塑性材料，仅有金属粉末和光敏树脂组成的浆料会因为金属粉末沉积在打印喷头的喷口处，从而导致的打印物金属含量低甚至打印失败；本专利技术的浆料通过热塑性材料的加入，使得金属粉末均匀分布在热塑性材料和光敏树脂组成的混合液中，制备出了固相含量高，分散性好，光固化效率高的金属浆料。
附图说明
[0022]图1为传统光固化金属浆料打印过程中的沉淀示意图。。
[0023]图2为专利技术专利中配料光固化打印过程演示的示意图。
[0024]图3为专利技术专利中配料光固化打印产物的示意图。
具体实施方式
[0025]下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]实施例一
[0027]UV光固化光敏树脂单体选择二官能团与三官能团混合搭配的方式，用于提高光固化效率，其中二官能团选择1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯(HDDA，C12H18O4，1.01g/cm3，长兴化学有限公司)，三官能团选择1,1,1
‑
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA,C15H20O6,1.1g/cm3,长兴化学有限公司)光引发剂选择2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO,C20H21O2P,
1.12g/cm3,上海引昌新材料有限公司)。
[0028]热塑性粉末采用1788聚乙烯醇粉末，该粉末可在冷水中溶解，具有热塑性同时高温烧结后无残留物。
[0029]步骤一：称取16ml的1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯的溶液和4ml的1,1,1
‑
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合，倒入质量比为0.5g的2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦粉末后，放于密闭环境，采用磁力搅拌器充分混合15min，其间避光处理，搅拌均匀后放入避光常温环境内保存。
[0030]步骤二：称取75g铁粉，加入到步骤二中混合好的溶液，然后进行机械搅拌15min，得到粘性低塑性低的光固化金属浆料。由于金属粉末与光固化溶剂并未发生反应，所以需要持续搅拌以免粉末沉淀。
[0031]步骤三：称取5g的1788聚乙烯醇粉末，加入步骤二得到的溶液中，持续搅拌15min，直到聚乙烯醇粉末溶解，溶液呈一定的粘性。
[0032]将步骤三制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属浆料直写打印的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一：将包含有二官能团光固化单体的溶液和含有三官能团固化单体的溶液混合，并向其中加入光引发剂，放于密闭环境，采用磁力搅拌使其充分混合，得到光敏树脂混合液；步骤二：向所述光敏树脂混合液中加入金属粉末，所述金属粉末的质量占要制备的金属浆料的总质量的70％～80％；步骤三：向步骤二得到的溶液中加入热塑性粘合剂，持续搅拌，使得热塑性粘合剂充分溶解，得到金属浆料；所述热塑性粘合剂的质量占要制备的金属浆料的总质量的5％到10％。2.根据权利要求1所述的金属浆料直写打印的制备方法，其特征在于，所述金属粉末颗粒的粒径小于100μm；所述金属粉末为能够在350到2000摄氏度的高温下固化并烧结成为整体的金属。3.根据权利要求1所述的金属浆料直写打印的制备方法，其特征在于，所述光引发剂的质量为要制备的金属浆料的总质量的0.1％到1％。4.根据权利要求1所述的金属浆料直写打印的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂混合液中的二官能团单体和三官能团单体的质量比为4:1。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振宇，孙扬帆，沈洪垚，吴凯，杨华勇，谢海波，王柏村，张威，
申请(专利权)人：浙江大学高端装备研究院，
类型：发明
国别省市：