一种光固化3D打印原位发泡材料及打印方法技术

本发明专利技术公开了一种光固化3D打印原位发泡材料及打印方法，其特征在于：包括以下重量份的组分：丙烯酸酯低聚物40

【技术实现步骤摘要】
一种光固化3D打印原位发泡材料及打印方法


[0001]本专利技术涉及发泡材料领域，尤其涉及一种光固化3D打印原位发泡材料及打印方法。

技术介绍

[0002]聚合物发泡材料因具有质轻、比强度高、抗冲击性好、隔热、吸音、缓震等优异性能，被广泛应用于包装、建筑、交通设施、体育用品及航空航天等领域。聚合物发泡材料是一种以树脂聚合物为基体，内部填充有大量各种尺寸气泡的固/气复合材料，按照气体产生方式的不同，该材料的制备方法可分为物理发泡法和化学发泡法。聚合物发泡材料的传统成型工艺包括模压成型、可发行珠粒模塑成型、挤出发泡成型、注塑发泡成型等方式，这些传统的结构制造方法可以满足大多数批量化、低复杂性结构发泡产品的生产需求，但是对于个性化、高复杂性三维结构的构筑，传统成型工艺常常难以胜任。
[0003]3D打印是一种新兴的快速成型技术，其以计算机三维设计模型为蓝本，利用激光烧结、加热熔融或辐射固化等方式将粉末、线材或液态树脂等材料逐层堆积固化成型，具有成型时间短、成本低、产品千变万化等优点，对于一些结构复杂，成型精度要求高的产品，其优势更加显现。
[0004]当前，已有利用3D打印技术进行聚合物发泡材料制备或成型的方法，根据发泡过程所处阶段的不同，可分为成型前发泡法和成型后发泡法。成型前发泡是指现将材料发泡后再3D打印成型，该方法常常会导致材料泡孔结构在成型过程中被破坏，进而降低了材料本身的性能；成型后发泡是指将材料3D打印成型后再发泡，该方法因存在材料成型后其发泡比例及发泡均匀度难以控制的缺点，所制备的聚合物发泡材料结构精度低、性能差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光固化3D打印原位发泡材料及打印方法，以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
[0007]一种光固化3D打印原位发泡材料，包括以下重量份的组分：
[0008][0009]优选的，所述发泡剂为热敏性发泡剂；
[0010]所述热敏性发泡剂为化学发泡剂、物理发泡剂中的一种或多种；
[0011]所述发泡剂的发泡温度为70
‑
120℃。
[0012]优选的，所述丙烯酸酯低聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的一种或多种。
[0013]优选的，所述丙烯酸酯单体为MMA、HDDA、IDA、LA、EHA、TMPTA、TMPTMA、PETA等类化合物中的一种或多种。
[0014]优选的，所述光引发剂为下述在355nm
‑
780nm的紫外或可见光辐射下具有活性的化合物中的一种或多种。
[0015]优选的，所述其他功能助剂包括颜料、填料、抗氧化剂、消泡剂、润湿剂、阻聚剂中的一种或多种。
[0016]一种光固化3D打印原位发泡材料的打印方法，包括以下步骤：
[0017]S1:将40
‑
80重量份的丙烯酸酯低聚物，20
‑
60重量份的丙烯酸酯单体，0.1
‑
5重量份的光引发剂，0.5
‑
5重量份的发泡剂和1
‑
10重量份的其他功能助剂在常温环境中搅拌混合均匀，得到均一态混合物，备用；
[0018]S2:启动所述3D打印装置，待储液槽中液体润滑油流速稳定后，将步骤S1中得到的混合物加入3D打印装置，开始打印；
[0019]S3:打印完成后，取下打印产品，测试产品密度等性能。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术提供了一种可在光固化3D打印过程中原位发泡的材料，通过选择合适的热敏发泡剂，使材料可以利用固化过程产生的热量而实现发泡。
[0022]2、在本专利技术所提供的打印方法中，通过液态润滑油的流动来调控反应放出的热量，使打印材料在光照区域内和光照区域外分别处于不同的温度区间，保证了高的打印精度和快的打印速度。
[0023]3、本专利技术所制得的发泡产品具有多孔结构，可呈现密度低，比强度高等特点。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术，但下述实施例仅仅为本专利技术的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0025]一种光固化3D打印原位发泡材料，材料包括以下重量份的组分：
[0026][0027]其中，发泡剂为热敏性发泡剂，即受热后可分解产生气体的物质组分，可以为化学发泡剂或物理发泡剂中的一种或多种。
[0028]发泡剂优选为下述热敏性发泡剂中的一种或多种：化学发泡剂(偶氮类化合物、有机过氧化物)和物理发泡剂(热膨胀微球)；
[0029]例如发泡剂为至少一种偶氮类化合物(偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酸二乙酯)、至少一种有机过氧化物(过氧化氢、二叔戊基过氧化物)和至少一种热膨胀微球(聚苯乙烯类热膨胀微球、聚丙烯酸类热膨胀微球)的任意比例的混合物。
[0030]发泡剂的发泡温度为70
‑
120℃，优选70
‑
100℃，进一步优选70
‑
85℃。
[0031]发泡剂含量为0.5
‑
5重量份，优选2
‑
5重量份，进一步优选为3.5
‑
4.5重量份。
[0032]丙烯酸酯低聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的一种或多种；
[0033]丙烯酸酯低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的一种或多种。
[0034]丙烯酸酯单体为MMA、HDDA、IDA、LA、EHA、TMPTA、TMPTMA、PETA等类化合物中的一种或多种；
[0035]更优选地，丙烯酸酯单体为MMA、HDDA、TMPTA、TMPTMA中的一种或多种。
[0036]光引发剂为下述在355nm
‑
780nm的紫外或可见光辐射下具有活性的化合物中的一种或多种：安息香类、苯乙酮类、芳香酮类、乙炔氧化物、醌类化合物、茂钛类化合物、碘(硫)鎓盐类化合物。
[0037]其他功能助剂包括颜料(如镉黄、镉红、铬绿、铁蓝等)、填料(如碳酸钙、硫酸钡、蒙脱土、滑石粉等)、抗氧化剂、消泡剂(如乙醇、正丁醇、有机硅酯、矿物油等)、润湿剂(如卵磷脂、多氨基盐、多价羧酸盐等)、阻聚剂(如羟基苯甲醚、对苯二酚等)中的一种或多种。
[0038]本专利技术进一步提供如下技术方案：
[0039]一种采用上述发泡材料的光固化3D打印方法，方法使用装有下曝光光源，并以液态可流动润滑油为离型膜层的光固化3D打印装置。
[0040]下曝光光源将成型图像由下而上投射到成型区域的打印材料上，打印材料在光源的照射下固化成型并在成型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化3D打印原位发泡材料，其特征在于：包括以下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印原位发泡材料，其特征在于：所述发泡剂为热敏性发泡剂；所述热敏性发泡剂为化学发泡剂、物理发泡剂中的一种或多种；所述发泡剂的发泡温度为70
‑
120℃。3.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印原位发泡材料，其特征在于：所述丙烯酸酯低聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印原位发泡材料，其特征在于：所述丙烯酸酯单体为MMA、HDDA、IDA、LA、EHA、TMPTA、TMPTMA、PETA等类化合物中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种光固化3D打印原位发泡材料，其特征在于：所述光引发剂为下述在355nm
‑
780nm的紫外或可见光辐射下具有活...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳珠生，龚维，裴响林，周玲，谭芳，张道海，钟金成，付海，
申请(专利权)人：贵州师范大学，
类型：发明
国别省市：