[發明專利]一種紫外光輔助固化直書寫硅橡膠增材制造方法

有效

• 申請號: 201910080164.2
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109762116B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 王曉龍;張曉琴;郭玉雄;蔣盼;麻拴紅;周峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08F283/12
• 分類號: C08F283/12;C08F220/18;C08F2/48;B33Y70/00
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種紫外光輔助固化直書寫硅橡膠增材制造方法，涉及增材制造領域。本發明將硅橡膠前驅體進行紫外光輔助固化直書寫，得到硅橡膠預成型件；所述硅橡膠前驅體由液體硅橡膠和光敏組份組成；再將所述硅橡膠預成型件進行硫化處理，得到硅橡膠彈性體。本發明向液體硅橡膠中引入光敏組份，賦予其紫外光下快速固化的能力，有效解決了液體硅橡膠難以快速成型的瓶頸問題，從而實現了傳統硅橡膠復雜結構件增材制造成型；本發明提供的方法無需專門合成硅橡膠前驅體，方法簡單，適用的硅橡膠種類廣泛，與傳統硅橡膠硫化技術兼容，無需昂貴的成型設備，便于實現各種高性能硅橡膠復雜三維結構的成型，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，特別涉及一種紫外光輔助固化直書寫硅橡膠增材制造方法。

背景技術

有機硅材料具有較低的玻璃化轉變溫度、耐高低溫、表面張力、優良的電氣性能、透氣性和生物兼容性，是其他有機高分子材料無法比擬和替代的。現階段越來越多的人將一些單體引入到聚硅氧烷體系，制備了具有特殊性能的有機硅彈性體，光響應的有機硅彈性體也受到越來越多的關注。這是因為作為外界刺激，光照不僅易于操控還是原位化學處理的理想外部操控條件，而且具有干凈整潔的特點。此外，光照的輻射波長和強度是精確可控的，并具有高水平的分辨率，可以實現在密閉空間的快速響應。

目前用于形成有機硅彈性體的技術包括軟光刻及其衍生技術，如成型、浸漬鑄造、旋涂等。這些技術中的大多數僅限于產生幾何上簡單的結構，很難制備復雜的三維結構。另外，這些制備技術需要脫氣，脫氣過程中通常會有氣泡形成，從而導致成型件表面粗糙，機械性能較差。

近年來，硅橡膠增材制造技術(又稱3D打印)受到了越來越多的重視。Femmer等人第一次使用數字光處理(DLP)方法演示了聚二甲基硅氧烷(PDMS)的3D打印，分辨率可達100微米的(Printyour own membrane:direct rapidprototypingofpolydimethylsiloxane.Lab on a Chip,2014,14(15):2610.)。Qin等人用半透明非流動的PDMS彈性體采用直寫擠出的方法實現了人造蜘蛛網等復雜結構的真正自由形式制作結構(Structural optimization of 3D-printed synthetic spider webs for highstrength.Nature Communications,2015,6:7038.)。但這些技術仍有很大的局限性，其原材料硅橡膠前驅體需要專門合成，或者需要特殊性能如高粘度或非流動的PDMS等，市場上大多數硅橡膠體系為液體硅橡膠，難以快速成型，因而均不適用于增材制造技術。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種紫外光輔助固化直書寫硅橡膠增材制造方法。本發明提供的方法適用于范圍廣，解決了液體硅橡膠難以快速成型的瓶頸問題，實現了傳統硅橡膠復雜結構件增材制造成型。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

一種紫外光輔助固化直書寫硅橡膠增材制造方法，包括以下步驟：

(1)將硅橡膠前驅體進行紫外光輔助固化直書寫，得到硅橡膠預成型件；所述硅橡膠前驅體由液體硅橡膠和光敏組份組成；

(2)將所述硅橡膠預成型件進行后硫化處理，得到硅橡膠彈性體。

優選的，所述液體硅橡膠和光敏組份的質量比為50～90:10～50。

優選的，所述液體硅橡膠為雙組份液體硅橡膠、單組份縮合型液體硅橡膠或加成型液體硅橡膠。

優選的，所述光敏組份由光敏樹脂、丙烯酸交聯劑、丙烯酸稀釋劑和光引發劑組成；所述光敏樹脂、丙烯酸交聯劑、丙烯酸稀釋劑和光引發劑的質量比為(10～50):(1～2):(1～2):(0.5～1)。