[發明專利]一種用于直寫法3D打印硅酮結構的墨水組合物

在審

• 申請號: 201810025673.0
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108250838A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 胡夢龍;羅小帆
• 申請（專利權）人: 蘇州聚復高分子材料有限公司
• 主分類號: C09D11/30
• 分類號: C09D11/30;C09D11/38;B33Y70/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張宇

本發明屬于3D打印技術領域，具體涉及一種用于直寫法3D打印硅酮結構的墨水組合物。該墨水組合物包括如下組成成分：(a)一種可聚合或交聯的有機硅樹脂；(b)一種觸變劑；(c)可選擇地，一種填料。本發明的技術優點在于：1)本發明成功克服了傳統硅酮成型技術無法低成本個性化生產的困難。2)本發明成功解決了常見硅酮材料無法通過直寫法3D打印的難點。3)本發明成功解決了常見直寫法3D打印中氧阻聚效應導致打印失敗的問題。4)本發明所制備的硅酮墨水通過直寫法3D打印所得到的硅酮結構材料，邵氏硬度為40～55Shore A，拉伸強度為5.4～6.7MPa，伸長率為180％～220％。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，具體涉及一種用于直寫法3D打印硅酮結構的墨水組合物。

背景技術

硅酮，更準確一些講是聚硅氧烷樹脂，是一類有機無機高分子混合物，其化學式為[(R1，R2)SiO]_n(不包含端基)。硅酮被廣泛應用于照明、醫療、汽車以及電子產品等領域。

在傳統工藝中有很多方法可以由可交聯硅酮生產彈性物體。根據硅樹脂不同的交聯性質，可以采用注塑成型、壓模成型、擠出成型或者壓延加工，所形成的硅酮制品的性質(如硬度、撕裂強度、斷裂伸長率、顏色等)都由可交聯硅酮的材料組成決定。

但當需要生產有著復雜結構的硅酮制品時，傳統加工方法就不再適用。使用傳統加工方法的生產會變得異常復雜和昂貴，甚至在理論上不可行。如今個性化的大趨勢更是使得小批量生產的流行。

3D打印(也被稱作增材制造或快速成型)可以被用來解決這一難題。由于材料在打印過程中被層層堆積，3D打印沒有傳統工藝中的種種限制。同時，與傳統生產工藝相比，使用3D打印小批量生產的成本要低得多。由于傳統生產工藝需要高昂的模具成本，只有大量生產才能使其平均成本降低。

根據《美國材料試驗學會標準編號F2792-12a》(ASTM Designation F2792-12a)，增材制造技術的標準術語“Standard Terminology for Additive ManufacturingTechnologies”：“增材制造”是指一種通過將材料層層堆積(與減材制造方法相反)并按照3D模型數據制造物體的方法。“3D打印”是指一種通過噴頭、噴嘴或其他打印機技術堆積材料以制造物體的方法。“3D打印”與“增材制造”在很多情況下可以互換。

總的說來，3D打印過程都是從一個形容物體的計算機生成的數據源開始。這一計算機生成的數據源可以是基于真實的，或者是虛擬的物體。比如說，真實的物體可以被3D掃描儀掃描，所取得的數據可以用來產生數據源；或者該數據源可以是被設計生成的。這類數據源一般會被轉化為標準曲面細分語言文件(STL)；3D打印軟件將會讀取該文件，并將其轉化為成百上千，甚至上百萬的切片；隨后3D打印軟件輸出機器語言(如Gcode)給3D打印機；3D打印機按照指令，開始層層打印這些切片信息，最終生成這一物體。

直寫法是一種可以將材料層層組裝，創造出層狀或是預先確定的3D結構、形狀和微周期性的3D打印技術。直寫法3D打印的關鍵在于所使用的墨水。墨水必須能夠從噴嘴擠出成線狀，并且能夠快速固化以保持打印后的形狀。所需要的快速固化可以通過光聚合反應或者熱聚合反應實現。

直寫法3D打印機包含一個三軸定位平臺，和一個固定在定位平臺上的用于儲存墨水的注射器。打印過程在合適的外界環境下進行，當定位平臺移動到預先設定的位置時，墨水通過噴嘴以預先設定的擠出壓力和速率擠出形成線狀材料，并放置在基底上(如玻璃基底)。在打印第一層之后，噴頭逐漸沿z軸方向上移，從而開始打印第二層。這個過程不斷重復，直到想要的3D結構被完整打印。