CN110142968A - 一种3d打印材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D打印材料及其制备方法，3D打印材料包括聚合物颗粒和辐射吸收颗粒，多个辐射吸收颗粒附着在聚合物颗粒外形成核壳结构；辐射吸收颗粒选自无机近红外吸收剂、有机近红外吸收剂或两者的混合物。由于本发明的3D打印材料具有核壳结构，辐射吸收颗粒包裹在聚合物颗粒外，因此，聚合物颗粒和辐射吸收颗粒之间具有均匀的混合比例，每个聚合物颗粒的表面均有辐射吸收颗粒，辐射吸收颗粒吸收的能量均匀传递至聚合物颗粒中，成型物体的质量更好。成型后，未熔融固化的3D打印材料容易回收再利用。

Description

一种3D打印材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体是涉及一种3D打印材料及其制备方法。
背景技术
三维(3D)快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体，三维快速成型设备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列的截面切片来工作，然后打印每个切片，通过每个切片的重叠从而实现三维物体打印成型。
公开号为CN107548347A的中国发明专利申请披露了利用热辅助烧结的3D打印技术及打印方法，包括：施加构造材料组合物，所述构造材料组合物具有聚合物颗粒以及与聚合物颗粒混合的吸收辐射的增材，所述吸收辐射的增材选自由无机近红外吸收剂、有机近红外吸收剂和它们的组合组成的。通过将构造材料组合物暴露于辐射来预热构造材料组合物至低于聚合物颗粒的熔化温度的温度，所述吸收辐射的增材增加辐射吸收并加速构造材料组合物的预热。选择性地将熔剂施加在构造材料组合物的至少一部分上。所述方法进一步包括将构造材料组合物暴露于辐射，从而至少使与熔剂接触的构造材料组合物的至少一部分中的聚合物颗粒至少部分熔合。
该方案中由于聚合物颗粒混合的吸收辐射的增材材料，在成型固化前需要与增材料混合结合。另外还需要通过在构造成型材料均匀混合添加剂材料，才能实现3D的成型，因此在成型过程中不同材料之间的均匀性结合会影响打印成型的效果。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种新型的3D打印材料。
本发明的第二目的是提供一种上述3D打印材料的制备方法。
本发明的第三目的是提供一种上述3D打印材料的另一种制备方法。
为了实现上述的第一目的，本发明提供的3D打印材料包括聚合物颗粒和辐射吸收颗粒，多个辐射吸收颗粒附着在聚合物颗粒外形成核壳结构；辐射吸收颗粒选自无机近红外吸收剂、有机近红外吸收剂或两者的混合物。
进一步的方案是，聚合物颗粒选自PA、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
进一步的方案是，无机近红外吸收剂选自铜的金属氧化物、铜磷酸盐、双阳离子焦磷酸盐、混合的金属铁二磷酸盐、镁铜硅酸盐、透明金属氧化物、半导体纳米晶体中的一种或多种。
进一步的方案是，有机近红外吸收剂选自花青、酞青、四芳基二胺、稀土络合物、非共轭聚合物、供体-受体共轭聚合物中的一种或多种。。
为了实现上述的第二目的，本发明提供的3D打印材料的制备方法，包括：将辐射吸收颗粒溶解或分散于液体中；将溶解或分散有辐射吸收颗粒的液体喷涂至聚合物颗粒的表面，烘干后，形成辐射吸收颗粒附着在聚合物颗粒外的核壳结构。
进一步的方案是，液体为水、醋酸、醇和液化气体中的一种或多种混合物。
为了实现上述的第三目的，本发明提供的3D打印材料的制备方法，包括：将辐射吸收颗粒熔解形成熔液；将熔液喷涂至聚合物颗粒的表面，冷却后，形成辐射吸收颗粒附着在聚合物颗粒外的核壳结构。
本发明的有益效果是：由于本发明的3D打印材料具有核壳结构，辐射吸收颗粒包裹在聚合物颗粒外，因此，聚合物颗粒和辐射吸收颗粒之间具有均匀的混合比例，每个聚合物颗粒的表面均有辐射吸收颗粒，辐射吸收颗粒吸收的能量均匀传递至聚合物颗粒中，成型物体的质量更好。成型后，未熔融固化的3D打印材料容易回收再利用。
附图说明
图1是本发明的3D打印材料实施例的结构示意图
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
本发明提供一种3D打印材料，包括聚合物颗粒和辐射吸收颗粒，其结构如图1所示，图1是本发明的3D打印材料实施例的结构示意图，本发明的3D打印材料1由多个辐射吸收颗粒10附着在聚合物颗粒11外形成核壳结构。辐射吸收颗粒10选自无机近红外吸收剂、有机近红外吸收剂或两者的混合物，辐射吸收颗粒10可以吸收波长在700nm至10μm范围内的入射辐射。
优选地，聚合物颗粒选自PA、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
优选地，无机近红外吸收剂选自铜的金属氧化物、铜磷酸盐、双阳离子焦磷酸盐、混合的金属铁二磷酸盐、镁铜硅酸盐、透明金属氧化物、半导体纳米晶体中的一种或多种。
优选地，有机近红外吸收剂选自花青、酞青、四芳基二胺、稀土络合物、非共轭聚合物、供体-受体共轭聚合物中的一种或多种。
上述3D打印材料可通过以下方法制备：将辐射吸收颗粒溶解或分散于液体中，将溶解或分散有辐射吸收颗粒的液体喷涂至聚合物颗粒的表面，经过烘干后，形成辐射吸收颗粒附着在聚合物颗粒外的核壳结构。优选地，上述液体为为水、醋酸、醇和液化气体(如液氮、液体CO2等)中的一种或多种混合物。
上述3D打印材料可通过另一种方法制备：将辐射吸收颗粒加热至熔解，形成熔液，将该熔液喷涂至聚合物颗粒的表面，经过冷却后，形成辐射吸收颗粒附着在聚合物颗粒外的核壳结构。
由于本发明的3D打印材料具有核壳结构，辐射吸收颗粒10包裹在聚合物颗粒11外，因此，聚合物颗粒11和辐射吸收颗粒10之间具有均匀的混合比例，每个聚合物颗粒11的表面均有辐射吸收颗粒10，辐射吸收颗粒10吸收的能量均匀传递至聚合物颗粒11中，成型物体的质量更好。成型后，未熔融固化的3D打印材料容易回收再利用。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种3D打印材料，其特征在于，包括：
聚合物颗粒和辐射吸收颗粒，多个所述辐射吸收颗粒附着在所述聚合物颗粒外形成核壳结构；
所述辐射吸收颗粒选自无机近红外吸收剂、有机近红外吸收剂或两者的混合物。
2.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：
所述聚合物颗粒选自PA、聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚氯乙烯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：
所述无机近红外吸收剂选自铜的金属氧化物、铜磷酸盐、双阳离子焦磷酸盐、混合的金属铁二磷酸盐、镁铜硅酸盐、透明金属氧化物、半导体纳米晶体中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的3D打印材料，其特征在于：
所述有机近红外吸收剂选自花青、酞青、四芳基二胺、稀土络合物、非共轭聚合物、供体-受体共轭聚合物中的一种或多种。
5.如权利要求1至4任一项所述的3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括：
将所述辐射吸收颗粒溶解或分散于液体中；
将溶解或分散有辐射吸收颗粒的液体喷涂至所述聚合物颗粒的表面，烘干后，形成所述辐射吸收颗粒附着在所述聚合物颗粒外的核壳结构。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
所述液体为水、醋酸、醇和液化气体中的一种或多种混合物。
7.如权利要求1至4任一项所述的3D打印材料的制备方法，其特征在于，包括：
将所述辐射吸收颗粒熔解形成熔液；
将所述熔液喷涂至所述聚合物颗粒的表面，冷却后，形成所述辐射吸收颗粒附着在所述聚合物颗粒外的核壳结构。
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