[發(fā)明專利]一種基于等流變特性的全支撐水凝膠3D打印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910284498.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN110103463B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 臧劍鋒;周成;羊佑舟;化征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/124
• 分類號(hào): B29C64/124;B29C64/20;B29C64/40;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y70/10;C08F251/00;C08F222/38;C08F220/56
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種基于等流變特性的全支撐水凝膠3D打印方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)打印原材料置于3D打印第一擠出頭中，支撐材料置于3D打印第二擠出頭中；以交聯(lián)的海藻酸鈉和丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠作為3D打印原材料；以鈣離子交聯(lián)的海藻酸鈉作為支撐材料；

(2)根據(jù)所述打印原材料的粘度，向所述支撐材料中加入納米粘土，以使得所述打印原材料和所述支撐材料具有等流變特性；

(3)采用雙擠出頭全支撐模式，按照待打印水凝膠模型的切片，在實(shí)體位置打印原材料，在空腔位置打印支撐材料，層層交替打印堆積后，獲得具有全支撐填充的水凝膠實(shí)體模型；

(4)將所述水凝膠實(shí)體模型置于光照下，輔以加熱，使所述打印原材料發(fā)生光交聯(lián)和熱交聯(lián)，所述支撐材料發(fā)生熱交聯(lián)，利用所述支撐材料與所述打印原材料在同一交聯(lián)條件下具有不同的交聯(lián)程度，且所述打印原材料固化成膠后，位于其空腔位置的所述支撐材料交聯(lián)后仍保持黏彈性流體狀態(tài)，將交聯(lián)的所述支撐材料與固化成膠的所述打印原材料分離即得到水凝膠模型。

2.如權(quán)利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述交聯(lián)的海藻酸鈉和丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠按照如下方法獲得：

將含有N,N’-亞甲基二丙烯酰胺、四甲基乙二胺和海藻酸鈉的溶液A與含有丙烯酰胺、二水合硫酸鈣以及過硫酸銨的溶液B，按照體積比1:1混合，得到交聯(lián)的海藻酸鈉和丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。

3.如權(quán)利要求2所述的打印方法，其特征在于，所述溶液A中N,N’-亞甲基二丙烯酰胺的濃度為0.036mg/ml-0.144mg/ml，四甲基乙二胺的濃度為0.0003-0.0006g/ml，海藻酸鈉的濃度為3％wt-5％wt。

4.如權(quán)利要求2所述的打印方法，其特征在于，所述溶液B中丙烯酰胺的濃度為12％wt-17％wt，鈣離子的濃度為0.001g/ml-0.0024g/ml，過硫酸銨的濃度為0.1mg/ml-0.3mg/ml。

5.如權(quán)利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述支撐材料以鈣離子交聯(lián)的海藻酸鈉按照如下方法獲得：

將海藻酸鈉溶液和含有鈣離子的溶液按照體積比1:1混合得到以鈣離子交聯(lián)的海藻酸鈉；其中所述海藻酸鈉溶液的濃度為3％wt-5％wt，鈣離子的濃度為0.002g/ml-0.0036g/ml。

6.如權(quán)利要求2所述的打印方法，其特征在于，采用離心處理脫除溶液A和溶液B中的氣泡。

7.如權(quán)利要求1所述的打印方法，其特征在于，步驟(4)所述光照為紫外光照，紫外光波長(zhǎng)為254nm，加熱溫度范圍為50-60℃。

8.如權(quán)利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述光交聯(lián)時(shí)間為2至12小時(shí)，所述熱交聯(lián)時(shí)間為2至12小時(shí)。

9.如權(quán)利要求1所述的打印方法，其特征在于，通過擠出的方式將交聯(lián)的所述支撐材料與固化成膠的所述打印原材料分離即得到水凝膠模型。