[發明專利]選擇性功能化數字光處理3D打印模型的方法

有效

• 申請號: 202110390306.2
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113059808B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 高陽;軒福貞;肖飚;肖婷;陳洋;溫建鋒;梅志宇;林澤昊;張顥出
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B29C64/379
• 分類號: B29C64/379;B33Y40/20;B33Y70/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 董慶

本發明提供一種選擇性功能化數字光處理3D打印模型的方法，其包括：準備包含可光固化單體(A)的中性光敏樹脂；準備包含陽離子單體、稀釋劑和可光固化單體(B)的帶正電荷基團的光敏樹脂；將需要打印的模型導入數字光處理3D打印機中，根據模型的設計分別利用中性光敏樹脂和帶正電荷基團的光敏樹脂打印和固化，得到模型；清洗得到的模型，去除未固化的單體；將功能材料分散在含有陰離子表面活性劑的溶液中，得到帶負電荷的功能材料分散液；將模型浸入功能材料分散液中，經規定時間后取出。本發明的方法具有簡便高效、低成本的特點，在3D打印電子器件的制備上有廣泛應用前景。

技術領域

本發明屬于增材制造技術領域，具體涉及基于靜電吸附的選擇性功能化數字光處理3D打印模型的方法。

背景技術

增材制造(也稱為3D打印)是指一組以逐層方式直接從計算機輔助設計(CAD)模型中制造三維物體的技術，幾乎任何任意復雜的物體都可以以簡單和低成本的方式生產。如今已經開發出許多3D打印技術，如熔融沉積(FDM)、選擇激光熔融(SLM)、立體光固化成型(SLA)、數字光處理(DLP)，這些技術在金屬零件、航空航天、生物醫學工程、傳感器和微電子等領域中有重大應用。其中數字光處理3D打印技術的基本原理是數字光源以面光的形式在液態光敏樹脂表面進行層層投影，層層固化成型。DLP-3D打印較其他類型的3D打印技術有其獨特的優勢：沒有移動光束，振動偏差小沒有活動噴頭，完全沒有材料阻塞問題，沒有加熱部件，提高了電氣安全性，打印準備時間短，節省能源，首次耗材添加量遠少于其他設備，節省用戶成本。

對于電子設備的3D打印，功能化的步驟必不可少，對于數字光處理3D打印模型的功能化，主要可以分為兩種路線：一是將功能材料混入樹脂原料中直接打印出模型，但是會有分散不均勻、打印質量不佳的缺點；二是利用原料打印出模型后再制備活性層，操作復雜、成本高且無法選擇性地進行功能化。

因此，需要一種簡單高效且成本低的選擇性功能化數字光處理3D打印模型的方法。

發明內容

本發明是為了解決現有技術中存在的問題而完成的，其目的是提供一種簡單高效且成本低的基于靜電吸附的數字光處理3D打印模型選擇性功能化的方法。

為了達到上述目的，發明人先配制中性光敏樹脂和帶正電荷基團的光敏樹脂并分別裝入數字光處理3D打印機的物料盒中，再將三維繪圖軟件繪制的模型導入數字光處理3D打印機，利用兩種光敏樹脂通過數字光處理3D打印機打印出模型，接著使用陰離子分散劑分散功能材料得到帶負電荷的功能材料分散液，最后將所得的模型浸入分散液中，使功能材料通過靜電吸附(正負電荷的吸附)結合至模型中由帶正電荷基團的光敏樹脂固化成型的部分，由此能夠簡便且高效地將數字光處理3D打印模型功能化，從而完成了本發明。

本發明的選擇性功能化數字光處理3D打印模型的方法包括以下步驟：

準備包含可光固化單體(A)的中性光敏樹脂；

準備包含陽離子單體、稀釋劑和可光固化單體(B)的帶正電荷基團的光敏樹脂；

將需要打印的模型導入數字光處理3D打印機中，根據模型的設計分別利用上述中性光敏樹脂和上述帶正電荷基團的光敏樹脂打印和固化，得到模型；

清洗得到的上述模型，去除未固化的單體；

將功能材料分散在含有陰離子表面活性劑的溶液中，得到帶負電荷的功能材料分散液；

將上述模型浸入上述功能材料分散液中，經規定時間后取出。

在一些優選的實施方式中，上述可光固化單體(A)是選自聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、及三羥甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一種。對于柔性器件，可光固化單體(A)更優選使用脂肪族單官能團丙烯酸酯，例如EBECRYL 113、EBECRYL 114。