[發(fā)明專利]3D打印用聚氨酯材料及其制備方法

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• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104479343A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿佃勇;馬炎;董偉
• 申請（專利權(quán)）人: 淄博正大節(jié)能新材料有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08G18/48;C08G18/10
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚氨酯材料，尤其涉及一種3D打印用聚氨酯材料，屬于高分子領(lǐng)域。

背景技術(shù)

日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設(shè)計的平面物品，而所謂的3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說，3D打印機是可以“打印”出真實的3D物體的一種設(shè)備，比如打印一個機器人、打印玩具車，打印各種模型，甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為“打印機”是參照了普通打印機的技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似，這項打印技術(shù)稱為3D立體打印技術(shù)。

3D打印存在著許多不同的技術(shù)，其不同之處在于以可用的材料的方式，并以不同層構(gòu)建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金等材料，現(xiàn)有材料常常具有造價昂貴，質(zhì)量穩(wěn)定性差，打印效果不穩(wěn)定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種3D打印用聚氨酯材料，所述聚氨酯材料基本解決了固體耗材易堵頭、加裝不方便、造價高、后期需染色、性能不穩(wěn)定的問題，打印的產(chǎn)品具有造價相對較低、迅速固化、易于推廣的優(yōu)點；本發(fā)明還提供了所述3D打印用聚氨酯材料的制備方法，該制備方法工藝簡單、操作方便。

本發(fā)明所述3D打印用聚氨酯材料，由以下重量份的原料制成：

聚醚多元醇25-80份，催化劑1-4.5份，多異氰酸酯2-10份；

聚醚多元醇和多異腈酸酯的質(zhì)量比優(yōu)選8-12:1；

所述聚醚多元醇采用官能度為2-3，分子量為1800-3000的聚醚多元醇；優(yōu)選淄博德信聯(lián)邦化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn)的聚醚多元醇DDL-2000D或DDL-3000D；用該類聚醚多元醇制備的產(chǎn)品硬度適中，手感較好。

所述催化劑選取A-1，該催化劑可加快熟化速度。

所述多異氰酸酯優(yōu)選甲苯二異氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。

所述3D打印用聚氨酯材料的制備方法為：

將聚醚多元醇升溫至105-115℃，真空脫水1-3小時，降溫至23-27℃，加入多異氰酸酯，升溫至80-85℃，反應(yīng)2-3小時得預(yù)聚體，降溫至50℃以下，加入催化劑，攪拌20-30秒，密封，即合成制品。

合成的預(yù)聚體中，-NCO質(zhì)量含量控制在0.1-0.3％；-NCO含量在此范圍時，固化時間較短、方便打印。

本發(fā)明根據(jù)3D打印色澤的不同需求，原料中還可包括色漿3-8份；在制備3D打印用聚氨酯材料過程中，可在加入催化劑的同時加入色漿。

本發(fā)明提供的一種3D打印用聚氨酯材料，打破了傳統(tǒng)3D打印材料制作工藝復(fù)雜的缺點，聚氨酯材料相對于其他傳統(tǒng)3D打印材料有著更為成熟的熟化技術(shù)經(jīng)驗，聚氨酯材料由液態(tài)經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)成固態(tài)且反應(yīng)前后外形無明顯變化的特性決定了3D打印用聚氨酯材料非常適合3D打印。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明制備的產(chǎn)品其原料主要是聚醚多元醇和多異氰酸酯，兩種材料都有著技術(shù)條件成熟，價格相對低廉的特點，且對3D打印用聚氨酯材料合成的穩(wěn)定性有很大幫助，3D打印用聚氨酯材料借鑒彈性體成熟的制作條件及可靠的穩(wěn)定性將突破3D打印的材料瓶頸。

(2)所述聚氨酯材料基本解決了固體耗材易堵頭、加裝不方便、造價高、后期需染色、性能不穩(wěn)定的缺點。

(3)本發(fā)明可根據(jù)不同的應(yīng)用條件，通過選用不同分子量聚醚多元醇來調(diào)節(jié)打印成品的軟硬程度，應(yīng)用靈活，方便；且打印的產(chǎn)品具有造價相對較低、迅速固化、易于推廣的優(yōu)點。

(4)本發(fā)明還提供其制備方法，制備方法工藝簡單、操作方便。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的闡述。

實施例1

所述3D打印用聚氨酯材料，由以下重量份的原料制成：

聚醚多元醇：40份，催化劑(A-1)：2份，甲苯二異氰酸酯(TDI)：3.3份；其中聚醚多元醇采用官能度為2，分子量為2500的聚醚多元醇。

所述3D打印用聚氨酯材料的制備方法為：

將聚醚多元醇升溫至110℃，真空脫水2小時，降溫至25℃加入TDI，升溫至85℃，反應(yīng)2小時得預(yù)聚體，降溫至42℃，加入A-1，攪拌20秒，密封，即合成制品。

合成的預(yù)聚體中，-NCO質(zhì)量含量為0.1％。