CN109880323A - 一种含有机荧光染料的3d打印复合材料与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有机荧光染料的3D打印复合材料与应用。将有机荧光染料溶于有机溶剂中，再涂抹到打印件中，得到被有机荧光染料染色的PLA打印线材。通过3D打印机打印打印件，得含有机荧光染料的3D打印件。本发明所得含有机荧光染料的PLA线材相比起原始的PLA线材，具有荧光效果，通过3D打印机热熔打印之后的产品也依然具有荧光效果，含荧光染料的打印作品可以在紫外灯照射下自发光，增加3D打印作品的艺术表现能力。本发明制备方式简单，操作简便，实用性强，染色之后的PLA线材性能稳定，染色效果均匀，线材直径并不增加，不会对3D打印机喷头造成不利影响，适合于FDM打印机使用。

Description

一种含有机荧光染料的3D打印复合材料与应用

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种含有机荧光染料的3D打印复合材料与应用。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型技术，根据数字模型文件内的信息，运用如聚乳酸、粉末状可粘合材料等为原材料，通过逐层打印的方式来构造物体。目前3D打印制造技术在工业设计、建筑设计、汽车、航空航天和医疗器械等方面都获得了广泛的应用，在部分领域大有取代传统制造方式的趋势。通过挤压材料来进行的3D打印是目前最为普及和最为成熟的一种3D打印形式。采用这种方式的为材料挤压式（FDM）3D打印机。FDM打印机价格成本低、便于维护，操作上手简单，具有广阔的应用前景。FDM打印机采用的3D打印材料主要为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PLA（聚乳酸）等材料制成的线材。3D打印通过打印喷头加热线材使其融化，再通过喷头将热融的打印材料挤出，配合数字化程序打印出预期的打印品。PLA的化学性质稳定，不易与常用的各色染料发生化学反应。3D打印用的PLA线材呈乳白色略微透明，可以作为一种优秀的基体材料，添加适当的染色剂就可以赋予打印线材不同的颜色。

目前，在市面上的PLA线材大部分为乳白色或者其他颜色，材料自身没有发光性质。用PLA打印出的构件如果用在艺术展览等领域，其本身并不会发光，如果在艺术效果上需要有多样的光照色彩，需要在艺术品之外进行打光。这样的做法给艺术品的设计和安装带来了一定的困难，也局限了PLA材料的应用范围。

荧光材料是一种可以在经过紫外光照射下，吸收一定波长的光并且能够向外发出不同波长的光的材料。有机荧光材料被广泛应用于荧光染料、有机电致发光器件、化学生物传感器等方面。将有机荧光染料应用在3D打印的PLA线材上的制作方法方便，染色效果均匀、稳定，重复性好。同时采用光致发光的有机荧光燃料进行染色可以制作具有特定荧光效果的3D打印作品，满足多种艺术要求，具有广泛的应用前景。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含有机荧光染料的3D打印复合材料与应用。

本发明的目的之一是通过有机荧光染料的方法提供3D打印件的红绿蓝等不同颜色。

本发明的再一目的在于利用有机荧光染料自身的的光致发光性能，赋予PLA打印产品的艺术表现力。本发明目的通过以下技术方案实现。

一种含有机荧光染料的3D打印复合材料，该3D打印复合材料由基材和有机荧光染料组成；所述有机荧光染料为4,7-二（9,9-二辛基芴）基苯并噻二唑、4,7-二噻吩基苯并噻二唑、(E)-4-二腈亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定乙烯基)吡喃（DCJTB ）等商业化的荧光染料中的一种或多种。

优选的，所述的基材为PLA线材。

进一步优选的，所述基材和有机荧光染料以质量计用量如下：

有机荧光染料 1份

PLA线材 10～1000份。

以上所述的一种含有机荧光染料的3D打印复合材料在3D打印中的应用。

优选的，该应用包括以下步骤：

将有机荧光染料溶于有机溶剂中，混合均匀，然后将所得溶液涂抹到打印好的打印件，得到被有机荧光染料染色的PLA打印线材复合材料；通过计算机设计三维目标打印件，并分层切片处理，导入3D打印机；将需要打印的目标打印件置于3D打印机工位，并由计算机控制进行3D打印得含有机荧光染料的3D打印件；或者将有机荧光染料溶液涂布或者喷涂在3D打印件上，得含有机荧光染料的3D打印件。

优选的，所述的有机溶剂包括四氢呋喃、乙醇、二甲基亚砜中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：（1）本发明所得含有机荧光染料的PLA线材具有荧光效果，通过3D打印机热熔打印之后的产品依然具有荧光效果。可以在吸收紫外线后自发光，增加3D打印作品的艺术表现能力。（2）本发明的制备方式简单，操作简便，实用性强。染色之后的PLA线材性能稳定，染色效果均匀，线材直径并不增加，不会对3D打印机喷头造成不利影响。

附图说明

图1为经橙色有机荧光染料染色的PLA线材片段。

图2为橙色有机荧光染料浸泡后染色的PLA线材。

图3为经橙色有机荧光染料涂抹后染色3D打印中空立方体。

图4为有绿色有机荧光染料涂抹后染色的3D打印双曲面壳体。

图5为有橙色有机荧光染料涂抹后染色的3D打印双曲面壳体。

具体实施方式

下面结合实施例及附图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。

实施例1 将10 mg 4,7-二噻吩基苯并噻二唑，橙色荧光材料溶于50 ml的二氯甲烷溶剂中，混合均匀，得到4,7-二噻吩基苯并噻二唑橙色有机荧光染料，将溶液涂抹到PLA线材上。注意要使PLA线材相互分离以免涂抹之后粘结到一起。可以得到含橙色有机荧光染料的PLA线材(见图1)。

实施例2

将10mg4,7-二噻吩基苯并噻二唑，橙色荧光材料溶于50 ml的二氯甲烷溶剂中，混合均匀，得到4,7-二噻吩基苯并噻二唑橙色有机荧光染料。将PLA线材均匀浸泡至盛有有机荧光染料的大烧杯中。浸泡完全10S之后将PLA线材拿出，相互分离PLA线材以免互相粘结，得到含橙色有机荧光染料的PLA线材(见图2)。

实施例3

将10mg4,7-二噻吩基苯并噻二唑，橙色荧光材料溶于50 ml的二氯甲烷溶剂中，混合均匀，得到4,7-二噻吩基苯并噻二唑橙色有机荧光染料，将溶液涂抹到PLA线材上，得到涂抹过橙色有机荧光染料的PLA线材。将通过计算机设计尺寸为长4.2cm,宽4.2cm,高4cm，壁厚为0.1cm的中空立方体三维图形，并分层切片处理，导入3D打印机。打印耗材使用涂抹过橙色有机荧光染料的PLA线材。将需要打印的中空立方体置于3D打印机工位，并由计算机控制进行3D打印。得到被橙色有机荧光染料染色的PLA中空立方体结构(见图3)。

实施例4

将通过计算机设计双曲面壳体结构模型三维图形，并分层切片处理，导入3D打印机。将需要打印的双曲面壳体结构置于3D打印机工位，并由计算机控制进行3D打印，打印两个相同的双曲面壳体。

将10 mg 4,7-二（9,9-二辛基芴）基苯并噻二唑这一绿色荧光材料溶于50 ml的二氯甲烷溶剂中，混合均匀，得到4,7-二（9,9-二辛基芴）基苯并噻二唑绿色有机荧光染料；将10mg DCJTB 橙色荧光材料溶于50 ml的二氯甲烷溶剂中，混合均匀，得到DCJTB橙色有机荧光染料，将绿色有机荧光溶液和橙色有机荧光溶液分别涂抹到打印好的两个双曲面壳体上。得到被绿色有机荧光染料染色的双曲面壳体（见图4）和被橙色有机荧光染料染色的双曲面壳体（见图5）。

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，其它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 (6)

1.一种含有机荧光染料的3D打印复合材料，其特征在于，该3D打印复合材料由基材和有机荧光染料组成；所述有机荧光染料为4,7-二（9,9-二辛基芴）基苯并噻二唑、4,7-二噻吩基苯并噻二唑、(E)-4-二腈亚甲基-2-叔丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定乙烯基)吡喃荧光染料中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种含有机荧光染料的3D打印复合材料，其特征在于，所述的基材为PLA线材。

3.根据权利要求2所述的一种含有机荧光染料的3D打印复合材料，其特征在于，所述基材和有机荧光染料以质量计用量如下：

有机荧光染料 1份

PLA线材 10～1000份。

4.权利要求1-3任一项所述的一种含有机荧光染料的3D打印复合材料在3D打印中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：

将有机荧光染料溶于有机溶剂中，混合均匀，然后将所得溶液涂抹到打印好的打印件，得到被有机荧光染料染色的PLA打印线材复合材料；通过计算机设计三维目标打印件，并分层切片处理，导入3D打印机；将需要打印的目标打印件置于3D打印机工位，并由计算机控制进行3D打印得含有机荧光染料的3D打印件；或者将有机荧光染料溶液涂布或者喷涂在3D打印件上，得含有机荧光染料的3D打印件。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的有机溶剂包括四氢呋喃、乙醇、二甲基亚砜中的一种或多种。