CN104109328A - 一种3d打印用光固化蜡材料 - Google Patents
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Abstract
一种3D打印用光固化蜡材料，按重量份计，包括如下组份：低分子量丙烯酸树脂30-60份，活性稀释剂40-70份，紫外自由基光引发剂1-5份，功能助剂1-3份。本发明提出的光固化蜡材料，具有性能优异、良好的附着力、对环境友好，较广的适用性等，在3D打印领域使用，可以打印出个性化蜡铸模，与传统的失蜡法工艺中的蜡模制作相比，不仅工艺简单、便捷，而且制作出的蜡模精度高，并且可以批量制造，大大简化了蜡模的制作程序。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于3D打印光固化蜡材料。
背景技术
快速成型技术是当今世界飞速发展的制造技术之一，是20世纪80年代末期产生和发展起来的一种新型制造技术，是CAD、数控技术、精密机械、激光技术以及材料科学与工程技术的集成，它可以快速将设计思想转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件。这种方法能简捷、全自动地制造出历来各种加工方法难以制作的复杂立体形状，在加工技术领域具有划时代的作用。
快速成型制造技术不同于传统的材料去除制造方法，它的突破性在于将传统的“去除”加工法（由毛坯去除多余部分制成零件）改进为增加加工法（由材料逐层累积形成零件）。而这些方法的区别主要在于所用材料和工艺不同，各种方法也各有优缺点。其中，光固化成型技术是现在应用最广泛的快速成型技术，也是最早商业化、最有发展前景和发展最快的技术。
失蜡法是金属铸造的一种方法 ，在现代的精密铸造中又称为熔模精密铸造。具体做法为用蜡制成铸模，外敷造型材料，成为整体铸型后加热铸模将蜡化去，形成空腔铸范，浇入液态金属，冷却后得到成型铸件。在常规方法中，使用的铸蜡材料制作的铸模精度不高，强度差，而且铸模制作程序比较复杂，不能满足现代模具行业越来越高的要求。本发明提出了一种适用于3D打印的光固化蜡材料，具有性能优异、良好的附着力、对环境友好，较广的适用性等，可以打印出个性化蜡模，与传统的失蜡法工艺中的蜡模制作相比，不仅工艺简单、便捷，而且制作出的蜡模精度高，并且可以批量制造，大大简化了蜡模的制作程序，在国内尚未见到有关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在3D打印领域使用且光固化速度较快、强度较好，固化后材料表面干爽，对环境友好的光固化蜡材料。另外，采用3D打印出个性化蜡模，较现代失蜡法工艺中蜡模制作更加简单、便捷。
本发明的技术方案如下：
一种3D打印用光固化蜡材料，按重量份计，包括如下组份：
低分子量丙烯酸树脂 30-60份
活性稀释剂 40-70份
紫外自由基光引发剂 1-5份
功能助剂 1-3份。
所述低分子量丙烯酸树脂为分子量在5000-20000的丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的热塑性树脂其中的一种或者两种混合物。
所述活性稀释剂为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯中低分子量丙烯酸树脂其中的一种或者两种以上的混合物。
所述紫外自由基光引发剂为1-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮、苯基双（2，4，6-三甲基苯甲酰基）氧化磷、双2，6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2-异丙基硫杂蒽酮其中的一种或者几种混合物。
所述功能助剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、多活性交联基团改性聚二甲基硅氧烷、氨基改性聚有基硅氧烷、甲基烷基改性聚硅氧烷、大分子含活性基团改性聚二甲基硅氧烷其中的一种或者几种混合物，优选多活性交联基团改性聚二甲基硅氧烷。
本发明所述的3D打印用光固化蜡材料可在3D打印领域应用。
所述的3D打印机采用的是紫外光光源。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明制备的光固化蜡材料经过光固化3D打印机成型后直接作为熔模精密铸造领域中的铸模，而且具有精度高、力学性能优良和表面附着力好等优点，工艺简单可控，可以批量制造铸模，大大简化了蜡模的制作程序。
具体实施方式
以下通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例发明中。
实施例1
将70份甲基丙烯酸异冰片酯，1份1-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮置于锥形瓶中，在40℃的水温下，用超声波清洗机超声10分钟，再将其与30份热塑性丙烯酸树脂（MW=10000）、1份氨基改性聚有基硅氧烷置于匀浆机搅拌均匀，得到光固化蜡材料，然后按下述评价方法测试其性能。
实施例2
将60份甲基丙烯酸异冰片酯，3份1-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮置于锥形瓶中，在40℃的水温下，用超声波清洗机超声10分钟，再将其与40份热塑性丙烯酸树脂（Mw=10000）、2份氨基改性聚有基硅氧烷置于匀浆机搅拌均匀，得到光固化蜡材料，然后按下述评价方法测试其性能。
实施例3
将50份甲基丙烯酸异冰片酯，3份1-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮置于锥形瓶中，在40℃的水温下，用超声波清洗机超声10分钟，再将其与50份热塑性丙烯酸树脂（Mw=10000）、2份氨基改性聚有基硅氧烷置于匀浆机搅拌均匀，得到光固化蜡材料，然后按下述评价方法测试其性能。
实施例4
将40份甲基丙烯酸异冰片酯，5份1-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮置于锥形瓶中，在40℃的水温下，用超声波清洗机超声10分钟，再将其与60份热塑性丙烯酸树脂（Mw=10000）、3份氨基改性聚有基硅氧烷置于匀浆机搅拌均匀，得到光固化蜡材料，然后按下述评价方法测试其性能。
对比例1
普通聚醚型聚氨酯丙烯酸树脂光固化样品。
对比例2
普通聚酯型聚氨酯丙烯酸树脂光固化样品。
表1 实施例与对普通光固化树脂性能对比结果
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度（MPa） | 12.56 | 16.25 | 22.76 | 25.45 | 25.69 | 24.78 |
| 缺口冲击强度（KJ/m2） | 15.87 | 19.25 | 25.89 | 29.34 | 28.45 | 29.84 |
| 断裂伸长率（%） | 8.52 | 7.43 | 6.89 | 5.23 | 2.92 | 2.8 |
| 光固化活性 | 良 | 良 | 优 | 优 | 优 | 优 |
| 固化收缩率（%） | 4.5 | 3.8 | 2.2 | 2.1 | 2.5 | 2.3 |
| 粘度（cps/25℃） | 1700 | 2100 | 2400 | 2700 | 2600 | 2500 |
| 加热是否熔融（100℃） | 可熔 | 可熔 | 可熔 | 可熔 | 不熔 | 不熔 |
注：力学测试均在常温常压下进行试验。
从表1中可以看出，以上实施例和对比例均具有优良的光固化活性，考虑到在铸蜡领域中的应用，产品在不需要较高的温度条件下可以熔融，根据上述性能所示，实施例3中的性能最优。
综上，本发明提出的光固化蜡材料，具有性能优异、良好的附着力、对环境友好，较广的适用性等，在3D打印领域使用，可以打印出个性化蜡铸模，与传统的失蜡法工艺中的蜡模制作相比，不仅工艺简单、便捷，而且制作出的蜡模精度高，并且可以批量制造，大大简化了蜡模的制作程序。
Claims (5)
1.一种3D打印用光固化蜡材料，其特征在于，按重量份计，包括如下组份：
低分子量丙烯酸树脂 30-60份
活性稀释剂 40-70份
紫外自由基光引发剂 1-5份
功能助剂 1-3份。
2.如权利要求1所述的3D打印用光固化蜡材料，其特征在于，光固化所述低分子量丙烯酸树脂为分子量在5000-20000的丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类及其它烯属单体共聚制成的热塑性树脂其中的一种或者两种混合物。
3.如权利要求1所述的3D打印用光固化蜡材料，其特征在于，所述活性稀释剂为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、2-苯氧乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯中低分子量丙烯酸树脂其中的一种或者两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的3D打印用光固化蜡材料，其特征在于，所述紫外自由基光引发剂为1-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮、苯基双（2，4，6-三甲基苯甲酰基）氧化磷、双2，6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、2-异丙基硫杂蒽酮其中的一种或者几种混合物。
5.如权利要求1所述的3D打印用光固化蜡材料，其特征在于，所述功能助剂为聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、多活性交联基团改性聚二甲基硅氧烷、氨基改性聚有基硅氧烷、甲基烷基改性聚硅氧烷、大分子含活性基团改性聚二甲基硅氧烷其中的一种或者几种混合物，优选多活性交联基团改性聚二甲基硅氧烷。
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