[發(fā)明專利]一種用于3D打印的高強(qiáng)速凝聚合物膏狀材料及制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810094258.0
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108148249A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;昝航
• 申請（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/12;C08L33/24;C08L77/00;C08L69/00;C08L91/06;C08K5/17;C08K7/08;C08K5/20;C08F220/58;C08F220/20;B33Y70/00
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本發(fā)明屬于3D打印材料的技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于3D打印的高強(qiáng)速凝聚合物膏狀材料及制備方法。該方法制備磺酸基共聚凝膠的前軀體，在凝膠形成過程中加入碳酸鈣晶須，得到的復(fù)合凝膠與聚合物粉末、低熔點(diǎn)熱敏蠟與MS膠的固化劑混合物、液體增粘劑混合，制得用于3D打印的高強(qiáng)速凝聚合物膏狀材料。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的制備的聚合物膏狀材料用于3D打印時，溶劑揮發(fā)速度快，打印坯體固化速度，強(qiáng)度高，可有效避免坍塌，顯著提升了打印效率和打印精度，并且實(shí)用性強(qiáng)，打印效果好，可廣泛用于3D打印領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印材料的技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于3D打印的高強(qiáng)速凝聚合物膏狀材料及制備方法。

背景技術(shù)

3D打印是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)出立體的加工樣式然后通過特定的成型設(shè)備用液化、粉末化、絲化的固體材料逐層打印出產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的減材制造不同。3D打印技術(shù)屬于增材制造，其無需原胚和磨具，就能直接根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生產(chǎn)形狀的物體，簡化產(chǎn)品的制造程序，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高效率并降低成本。可見，3D打印是一種依托信息技術(shù)、精密機(jī)械和材料科學(xué)等多學(xué)科交叉的高新技術(shù)。

3D打印材料是3D打印技術(shù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在某種程度上材料的發(fā)展決定著3D打印能否有更廣泛的應(yīng)用。目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細(xì)胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

通常不同的打印工藝其選擇的材料和成型方法也有所不同，常用的粉末狀3D打印材料的粒徑為1-100ｕm不等；而為了使粉末保持良好的流動性,一般要求粉末要具有高球形度；同時具有氧及其他雜質(zhì)含量低、粒度均勻可控、致密性好、結(jié)合強(qiáng)度高等特點(diǎn)。目前研究并發(fā)展的聚合物膏狀材料受到人們的關(guān)注，該類膏狀物是將聚合物、溶劑和任選的助劑混合制成的，然后使用所得膏狀物進(jìn)行3D打印，其中在前一層的溶劑揮發(fā)后再打印上一層。目前這類打印材料研究的主要課題是打印效率和打印精度的提高。

目前國內(nèi)外在3D打印材料，尤其是高強(qiáng)、速凝3D打印膏狀材料方面已取得了一定成效。其中李韜等人發(fā)明了一種膏狀快速成型的3D打印材料（中國發(fā)明專利申請?zhí)?01611106435.X），由以下原料構(gòu)成：膠凝材料、石膏、填料、顏料、減水劑、纖維素醚、早強(qiáng)劑、消泡劑、膠粉；與現(xiàn)有技術(shù)相比，此發(fā)明具有如下的有益效果：達(dá)到了在3D沒有出料打印之前既有一定的存放成膏狀時間，從3D打印頭擠出在出料后能夠快速的干燥并固化成型，使膏狀材料不至于塌落而無法完成堆積、疊加而形成高強(qiáng)度、高附著力的3D打印效果。另外，黃仲佳等人發(fā)明了一種光固化3D打印材料及其制備方法（中國發(fā)明專利申請?zhí)?01611049408.3），制備方法包括：將鄰苯二甲酸二烯丙酯和引發(fā)劑混合，加熱反應(yīng)后得到預(yù)聚液；將預(yù)聚液、1-羥基環(huán)己基苯甲酮和光敏樹脂混合加熱，經(jīng)光固化成型后得到所述光固化3D打印材料；解決了普通的光固化打印材料，長時間存放后粘度會上升，材料易變質(zhì)，大大影響了其儲存性能的問題。

可見，現(xiàn)有技術(shù)中的用于3D打印的聚合物膏狀材料存在溶劑的揮發(fā)速度慢等問題，導(dǎo)致打印坯體固化慢，強(qiáng)度不足而易坍塌，從而影響打印效率和打印精度，制約其發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對這種情況，我們提出一種用于3D打印的高強(qiáng)速凝聚合物膏狀材料及制備方法，在磺酸基共聚凝膠的前軀體中加入碳酸鈣晶須，隨著凝膠的生成將晶須負(fù)載于其中，再與聚合物粉末、低熔點(diǎn)熱敏蠟與MS膠的固化劑混合物、液體增粘劑等在高速混合機(jī)進(jìn)行分散混合，制得高強(qiáng)、速凝膏狀打印材料。其顯著效果是利用含磺酸基團(tuán)的凝膠與碳酸鈣晶須的相互反應(yīng)，將其搭載于凝膠內(nèi)部進(jìn)行分散，增強(qiáng)了晶須與聚合物基體間的相互作用，均勻分散的晶須對膏狀打印材料起到支撐作用，在固化劑發(fā)揮作用前便提升了打印坯體的強(qiáng)度，避免坍塌，提升了打印效率和打印精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的具體技術(shù)方案如下：