CN105778423A - 一种新型热固性3d打印材料 - Google Patents

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Abstract

一种新型热固性3D打印材料，此种材料是以热固性树脂为基体材料，由A、B两组分组成；A组分由液态基体树脂、稀释剂、增韧剂、填料、脱泡剂和颜料组成，B组分由固化剂或交联剂、脱泡剂和填料组成；将A组分、B组分分别物化成细小的雾滴，然后达到雾状混合效果，最后沉降到打印层，实现薄层打印；由于快速固化，打印时能达到层层堆砌不流淌；可以对最终产品进行中温后固化，提高强度。由此种热固性3D打印材料打印的产品表面光滑，强度高。

Description

一种新型热固性3D打印材料
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是一种新型热固性3D打印材料。
背景技术
3D打印是“增材制造”(AdditiveManufacturing)的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统“去除型”制造。增材制造技术是利用计算机设计数据，采用材料逐层堆积的方法制造实体的技术，包括光固化成型技术(SLA)、激光选区烧结技术(SLS)、激光选区熔化技术(SLM)、熔融沉积造型技术(FDM)、激光近净成型技术(LNSF)、分层实体制造技术(LOM)和立体喷印技术(3DP)。其所用的打印材料包括ABS树脂、聚乳酸(PLA)、聚乙烯醇(PVA)、光敏树脂、木塑材料、聚碳酸酯(PC)、尼龙等。
ABS树脂和尼龙均是3D打印中常用的材料之一，但是尼龙熔融打印温度高，并在打印过程中有难闻、毒性气体释放。现有的3D打印材料种类少，结构少，不能满足如喷射式3D打印机的应用需求，同时打印出的产品强度较差、精度较低。
发明内容
为了克服现有3D打印技术存在产品强度较差、精度较低的不足，本发明提供打印出的产品强度较好、精度较高的新型热固性3D打印材料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种新型热固性3D打印材料，由A组分和B组分组成；A组分与
B组分的质量配比为1∶1-10∶1；
所述A组分包括如下质量配比的原料组成：
液态基础树脂100份
活性稀释剂1-15份
脱泡剂0.001-0.01份；
所述B组分包括如下质量配比的原料组成：
固化剂或交联剂1-100份
脱泡剂0.001-0.01份；
所述A组分中的液态基础树脂为液态芳香族环氧树脂、液态脂环族环氧树脂、液态丙烯酸树脂、有机液态硅树脂和液态聚氨酯树脂中的一种；所述A组分的脱泡剂包括有机硅氧烷、聚醚、天然油脂和高碳醇类消泡剂；
所述B组分中的固化剂或者交联剂为环氧树脂中的胺类固化剂、聚硫醇、酚醛树脂的酸类固化剂、有机硅中的硅氢化合物、聚氨酯中的聚醚多元醇或聚酯多元醇中的一种或两种；所述B组分的脱泡剂包括有机硅氧烷、聚醚、天然油脂和高碳醇类消泡剂。
进一步，优选所述B组分中的胺类固化剂为乙二胺、乙烯基三胺、聚醚胺、聚酰胺、双氰胺中的一种；酚醛树脂的酸类固化剂为有机酸、无机酸中的一种。
进一步，优选所述A组分由如下质量比的原料组成：
液态基础树脂100份
活性稀释剂10-15份
脱泡剂0.005-0.01份。
进一步，优选所述B组分由如下质量比的原料组成：
固化剂或交联剂7-50份
脱泡剂0.001-0.01份。
进一步，优选所述A组分由如下质量比的原料组成：
所述A组分中的增韧剂为橡胶、蒙脱土、纳米二氧化硅中的一种或两种。
进一步，优选所述A组分由如下质量比的原料组成：
所述A组分中的阻燃剂为无机阻燃剂、磷系阻燃剂、含氮阻燃剂、磷-氮协同阻燃剂中的一种或多种，其中无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁中的一种。
进一步，优选所述B组分由如下质量比的原料组成：
固化剂或交联剂7-50份
脱泡剂0.001-0.01份
固化促进剂1份。
一种新型热固性3D打印材料的打印方法，包括如下步骤：
1)A组分制备：将液态基础树脂、稀释剂、增韧剂、脱泡剂、填料和颜料按照质量配比，混合后作为A组分；
2)B组分制备：将固化剂或交联剂、脱泡剂、填料和固化促进剂，按照质量配比，混合后作为B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
本发明的有益效果主要表现在：打印的产品强度较好、精度较高。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。
实施实例一：
1)A组分制备：将100g液态脂环族环氧树脂E51、10g活性稀释剂C12和0.005g的脱泡剂SAG47进行混合，得到A组分；
2)B组分制备：将50g聚硫醇和0.005g脱泡剂SAG47进行混合，得到B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成细小的雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，快速固化，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
实施实例二：
1)将100g液态脂环族环氧树脂E51、10g活性稀释剂C12和0.005g脱泡剂SAG47进行混合，得到A组分；
2)将7g乙二胺、0.001g脱泡剂和1g固化促进剂DMP-30进行混合，得到B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成细小的雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，快速固化，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
实施实例三：
1)取100g液态脂环族环氧树脂E51、10g活性稀释剂C12、10g纳米二氧化硅和0.01g脱泡剂SAG47进行混合，得到A组分；
2)将10g胺类固化剂T31和0.001g脱泡剂进行混合，得到B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成细小的雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，快速固化，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
实施实例四：
1)将100g液态脂环族环氧树脂E51、10g羧基液态丁腈橡胶、10g活性稀释剂C12和0.01g脱泡剂SAG47进行混合，得到A组分；
2)将50g聚硫醇、1g固化促进剂DMP-30和0.01g脱泡剂SAG-47进行混合，得到B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成细小的雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，快速固化，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
实施实例五：
1)将100g液态聚氨酯树脂、15g活性稀释剂C12、10g氢氧化铝和0.01g脱泡剂SAG47进行混合，抽真空，得到A组分；
2)将50g聚醚多元醇和0.005g脱泡剂SAG47进行混合，得到B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成细小的雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，快速固化，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
本发明中：所述A组分中的增韧剂中的橡胶可以是橡胶粉末也可以是液体橡胶，液体橡胶比如羧基液态丁腈橡胶，热固性3d打印材料所采用的打印机是一种改良型FDM打印机。
模型打印完成后，采用常温和中温固化方式对打印模型进行固化，从而达到提高强度的目的，不需要采用激光或紫外光层层固化；所得的打印模型表面光滑，综合性能优良(包括力学性能、耐热性能等)。

Claims (8)

1.一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：所述3D打印材料由A组分和B组分组成；A组分与B组分的质量配比为1∶1-10∶1；
所述A组分包括如下质量配比的原料组成：
液态基础树脂100份
活性稀释剂1-15份
脱泡剂0.001-0.01份；
所述B组分包括如下质量配比的原料组成：
固化剂或交联剂1-100份
脱泡剂0.001-0.01份；
所述A组分中的液态基础树脂为液态芳香族环氧树脂、液态脂环族环氧树脂、液态丙烯酸树脂、有机液态硅树脂和液态聚氨酯树脂中的一种；
所述B组分中的固化剂或者交联剂为环氧树脂中的胺类固化剂、聚硫醇、酚醛树脂的酸类固化剂、有机硅中的硅氢化合物、聚氨酯中的聚醚多元醇或聚酯多元醇中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：所述B组分中的胺类固化剂为乙二胺、乙烯基三胺、聚醚胺、聚酰胺、双氰胺中的一种；酚醛树脂的酸类固化剂为有机酸、无机酸中的一种。
3.如权利要求1所述的一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：
所述A组分由如下质量比的原料组成：
液态基础树脂100份
活性稀释剂10-15份
脱泡剂0.005-0.01份。
4.如权利要求1所述的一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：
所述B组分由如下质量比的原料组成：
固化剂或交联剂7-50份
脱泡剂0.001-0.01份。
5.如权利要求3所述的一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：
所述A组分由如下质量比的原料组成：
所述A组分中的增韧剂为橡胶、蒙脱土、纳米二氧化硅中的一种或两种。
6.如权利要求3所述的一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：
所述A组分由如下质量比的原料组成：
所述A组分中的阻燃剂为无机阻燃剂、磷系阻燃剂、含氮阻燃剂、磷-氮协同阻燃剂中的一种或多种。
7.如权利要求4所述的一种新型热固性3D打印材料，其特征在于：
所述B组分由如下质量比的原料组成：
固化剂或交联剂7-50份
脱泡剂0.001-0.01份
固化促进剂1份。
8.如权利要求1或2所述的一种新型热固性3D打印材料的打印方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)A组分制备：将液态基础树脂、稀释剂、增韧剂、脱泡剂、填料和颜料按照质量配比，混合后作为A组分；
2)B组分制备：将固化剂或交联剂、脱泡剂、填料和固化促进剂，按照质量配比，混合后作为B组分；
3)喷雾混合：A组分与B组分按照质量配比1∶1-10∶1，采用高压喷射装置，分别将A组分和B组分喷雾成雾珠，雾珠的直径大小为0.01-1mm，同时在空中A组分和B组分的雾珠完成了混合；
4)打印：混合均匀的雾珠均匀地落入打印表面，逐层成型并叠加，直至完成打印模型的打印。
5)后固化：模型打印完全后，进行加热后固化。
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