CN109852298B

CN109852298B - 一种可回收3d打印用水性可剥离离型剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109852298B
Application number: CN201811619842.XA
Authority: CN
Inventors: 郑华德; 宋旭亮; 王永珍; 张明
Original assignee: South China Institute of Collaborative Innovation
Current assignee: South China Institute of Collaborative Innovation
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: CN109852298A

Abstract

本发明属于离型剂技术领域，公开了一种可回收3D打印用水性可剥离离型剂及其制备方法和应用。本发明离型剂由以下重量份数的组分组成：成膜剂4.5～11份；消泡剂0.05～0.1份；流平剂0.05～0.1份；水88.7～95.3份；防腐剂0.05～0.15份。本发明还提供上述可回收3D打印用水性可剥离离型剂的制备方法及在3D打印中的应用。本发明的离型剂加热干燥后形成离型膜，离型膜使用完毕后重新加入水中加热，可重新溶解，实现可回收重复利用。本发明离型剂所得的离型膜可有效防止3D打印过程中打印物件发生翘曲变形、脱离基板等现象，并可实现3D打印物件及其树脂浇注物与基板的无损脱离，取得了意料不到的技术效果。

Description

一种可回收3D打印用水性可剥离离型剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于离型剂技术领域，特别涉及一种可回收3D打印用水性可剥离离型剂及其制备方法和应用。

背景技术

FDM作为一种性价比较高的高精度3D打印机，通过连续铺设热塑性塑料溶体来打印物件，可使用的材料种类多、操作简单，备受大众欢迎。但随着打印物件的增大，打印材料在经历由固态到熔融态、再到冷却凝固的过程中，材料体积收缩而产生较大的内应力，易出现打印物件脱离基板、分层或者翘曲变形等缺陷，严重影响打印物件的精度，甚至直接导致打印失败。针对上述打印物件脱离基板和翘曲变形问题，目前大多采用在玻璃基板上涂固体胶、白乳胶或者粘贴纸胶带的方法解决。但是固体胶仅适合小面积打印，在打印大面积物件时仍比较容易出现打印物件翘曲变形的问题，且表面不光滑。白乳胶的粘附性好，但黏度一般较大，难以涂抹均匀且需要在水浸泡的情况下才能实现分离，操作不便利。粘贴纸胶带的方法打印效果虽然很好，但是容易破损，表面粗糙，也不适合大面积打印。

为了更好地实现3D打印物件的功能，常常会在3D打印物件的中空部分浇筑树脂作为封装界面，通过平台实现树脂封装界面定型，往往会导致封装界面与平台粘接在一起。针对打印物件以及树脂浇注物难以与玻璃基板分离的问题，现有技术中尚无很好的方法解决。其对离型膜有如下要求：1、在室温25～60℃之间能保持一定的粘性，保证3D打印物件可以很好的粘贴在基板上，防止打印物件的翘曲变形；2、能耐受3D打印挤出喷头200℃到320℃之间的高温；3、成膜性好，成膜表面光滑，可以与玻璃基板粘贴，在轻微外力作用下又容易与玻璃基板以及树脂浇注物分离；4、环保，可回收利用，不产生废弃物等。

中国专利公开文本CN201610717285.X公开了一种显示屏加工用水性可剥胶及其制备方法，该水性可剥胶对PMMA、PC、PET等树脂材料和玻璃基板具有很好的粘附效果，但其仅限于作为一种保护胶使用，没有粘贴作用。中国专利公开文本CN201610059877.7公开了一种剥离性优异的离型膜，其公开了一种一面为含有机硅类离型剂，另一面含无机微粒的离型膜，依靠无机微粒来调整剥离效果，具有粘附力稳定及容易剥离的优点，但是由于无机微粒的存在将导致膜表面凹凸不平，不可形成表面光滑的离型膜。中国专利公开文本CN201610793154.X、CN201710116237.X等专利公开的离型膜技术同样存在无机粒子导致膜表面粗糙的问题，同时回收利用困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种可回收3D打印用水性可剥离离型剂。

本发明另一目的在于提供一种上述可回收3D打印用水性可剥离离型剂的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述可回收3D打印用水性可剥离离型剂在3D打印中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种可回收3D打印用水性可剥离离型剂，其由以下重量份数的组分组成：成膜剂4.5～11份；消泡剂0.05～0.1份；流平剂0.05～0.1份；水88.7～95.3份；防腐剂0.05～0.15份；

所述的成膜剂包括聚乙烯醇PVA1788、聚乙烯醇PVA1799、聚乙烯吡咯烷酮PVPK90和聚乙烯吡咯烷酮PVPK30中的至少一种，优选为至少两种。

所述的消泡剂为聚醚改性硅，可为粤万消泡剂Z-5369。

所述的流平剂为聚醚硅氧烷共聚物和有机硅双生结构表面活性剂中的至少一种。

所述的聚醚硅氧烷共聚物可为TEGO Glide450。

所述的有机硅双生结构表面活性剂可为TEGO Glide4100。

所述的防腐剂可为钠盐防腐剂。

本发明还提供一种上述可回收3D打印用水性可剥离离型剂的制备方法，其主要包括以下步骤：

(1)在加热条件下将成膜剂加入水中搅拌溶解；

(2)再加入防腐剂、消泡剂以及流平剂，搅拌溶解，冷却，得到可回收3D打印用水性可剥离离型剂。

所述加热条件优选为加热至90～110℃。

本发明的可回收3D打印用水性可剥离离型剂，其加热干燥后形成离型膜，离型膜重新加入水中加热，可重新溶解，实现可回收重复利用。

本发明的可回收3D打印用水性可剥离离型剂在室温25～60℃条件下有较好的粘性，可以保证3D打印物件很好地粘贴在基板上；能耐受3D打印挤出喷头200℃～320℃之间的瞬时高温；成膜性好，成膜表面光滑，可以与玻璃基板粘贴，在轻微外力作用下又容易与玻璃基板以及树脂浇注物分离；环保，可回收利用，不产生废弃物。因此，特别适用于3D打印中，具体步骤为：

将本发明的可回收3D打印用水性可剥离离型剂置于3D打印机加热平台上加热至40℃～70℃，水烘干后即可得到可回收水性可剥离离型膜。

上述离型膜使用完毕后按配方比例重新加入水中加热搅拌溶解，得到离型剂，即可实现重复使用。

本发明的可回收3D打印用水性可剥离离型剂可有效防止3D打印过程中打印物件发生翘曲变形、脱离基板等现象，特别是PLA、ABS、TPU等线材的3D打印，并可实现3D打印物件及其树脂浇注物与基板的无损脱离，取得了意料不到的技术效果。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明所提供的离型剂在室温25～60℃之间具有良好的粘性，保证3D打印物件很好的粘贴在基板上，防止打印物件的翘曲变形；

(2)本发明所提供的离型剂能耐受3D打印挤出喷头200℃～320℃之间的瞬时高温；

(3)本发明所提供的离型剂成膜性好，成膜表面光滑，可以与玻璃基板粘贴，在轻微外力作用下又容易与玻璃基板以及树脂浇注物分离；

(4)本发明所提供的离型剂，环保，可回收利用，不产生废弃物。

附图说明

图1为配方1离型剂成膜及防翘曲效果。

图2为配方1浇注后脱模效果。

图3为配方2离型剂成膜防翘曲效果。

图4为配方2浇注后脱模效果。

图5为对比例1浇注后脱模效果。

图6为对比例2浇注后脱模效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下列实施例中涉及的物料如无特殊说明均可从商业渠道获得。

实施例1

按如下表1所示的配方1、配方2和配方3制备可回收3D打印用可剥离离型膜，制备方法如下：加热至90℃条件下，将成膜剂加入水中搅拌至成膜剂完全溶解并呈透明状，随后依次添加防腐剂、消泡剂以及流平剂并搅拌至颗粒状物完全溶解，冷却至室温，即得到可回收3D打印用水性可剥离离型剂。

将可回收3D打印用水性可剥离离型剂滴加到玻璃板上，置于3D打印机加热平台上加热至60℃，水烘干后即可得到可回收水性可剥离离型膜。

离型膜使用完毕后按配方比例重新加入水加热搅拌至完全溶解，即可实现重复使用。

对按配方1～3及对比例1～2制备的可回收3D打印用水性可剥离离型剂的干燥时间、干燥后外观、对打印物件的粘附效果及脱模效果进行评价，其评价结果如图1～图6、表2所示。

表1可回收3D打印用可剥离离型膜的组分含量(单位/重量份)

图1为配方1离型剂成膜及防翘曲效果。由图1可见，本发明配方1制备得到的离型剂防翘曲效果好，打印物件与基板粘贴很好，液体树脂浇注时，不会出现漏液情况。

图2为配方1浇注后脱模效果。由图2可见，本发明配方1树脂浇注物脱模效果优异，浇注物脱模后表面光滑没有缺陷，可成镜面。

图3为配方2离型剂成膜防翘曲效果。由图3可见，本发明配方2制备得到的离型剂防翘曲效果好，打印物件与基板粘贴很好，液体树脂浇注时，不会出现漏液情况。

图4为配方2浇注后脱模效果。由图4可见，本发明配方2树脂浇注物脱模效果优异，离型剂成膜效果好，透明且表面光滑；树脂浇注物脱模后无缺陷出现。

图5为对比例1浇注后脱模效果。由图5可见，对比例1的离型剂的脱模效果较差，打印物件与基板粘贴差，液体树脂浇注时，出现漏液情况。

图6为对比例2浇注后脱模效果。由图6可见，对比例2的离型剂的脱模效果较差，脱模后表面不光滑，出现大量缺陷。

表2可回收3D打印用水性可剥离离型剂的各项性能指标

由表2可见，本发明的可回收3D打印用水性可剥离离型剂可有效防止3D打印过程中打印物件发生翘曲变形、脱离基板等现象，并可实现3D打印物件及其树脂浇注物与基板的无损脱离，重复多次使用仍具有优异的效果，取得了意料不到的技术效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可回收3D打印用水性可剥离离型剂，其特征在于由以下重量份数的组分组成：成膜剂4.5～11份；消泡剂0.05～0.1份；流平剂0.05～0.1份；水88.7～95.3份；防腐剂0.05～0.15份;

所述的成膜剂包括聚乙烯醇PVA1788、聚乙烯醇PVA1799、聚乙烯吡咯烷酮PVPK90和聚乙烯吡咯烷酮PVPK30中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂，其特征在于：所述的消泡剂为聚醚改性硅；所述的流平剂为聚醚硅氧烷共聚物和有机硅双生结构表面活性剂中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂，其特征在于：所述的消泡剂为粤万消泡剂Z-5369；所述的聚醚硅氧烷共聚物为TEGO Glide450；所述的有机硅双生结构表面活性剂为TEGO Glide4100；所述的防腐剂为钠盐防腐剂。

4.一种权利要求1～3任一项所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在加热条件下将成膜剂加入水中搅拌溶解；

（2）再加入防腐剂、消泡剂以及流平剂，搅拌溶解，冷却，得到可回收3D打印用水性可剥离离型剂。

5.根据权利要求4所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂的制备方法，其特征在于：所述加热条件为加热至90～110℃。

6.权利要求1～3任一项所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂在3D打印中的应用。

7.根据权利要求6所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂在3D打印中的应用，其特征在于具体步骤为：将权利要求1～3任一项所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂置于3D打印机加热平台上加热至40℃～70℃，水烘干后得到可回收水性可剥离离型膜。

8.根据权利要求7所述的可回收3D打印用水性可剥离离型剂在3D打印中的应用，其特征在于：所述得到可回收水性可剥离离型膜使用后重新加入水中加热搅拌溶解，得到离型剂，实现重复使用。