CN111471140A - 一种磁控3d打印紫外光固化导电材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种磁控3D打印紫外光固化导电材料及其制备方法，所述导电材料包括原料重量份数如下：低聚物5～15份、活性单体25～60份、磁性纳米石墨烯5‑15份、阻聚剂0.01～0.2份、光引发剂1～10份。本发明是在现有DLP/SLA/LCD 3D打印技术基础上增加精细电磁场，对含有磁性纳米石墨烯的3D打印光固化树脂进行精细电磁场控制，从而实现树脂中的磁性纳米石墨烯在电磁场作用下二次排列并形成导电通路，通过光固化曝光从而实现定位的3D打印方法，可用于柔性线路板3D打印制造领域。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种磁控3D打印紫外光固化导电材料及其制备方法。
背景技术
3D打印技术目前已经步入了飞速发展的时代，3D打印被赋予了“第三次工业革命”的大背景，以3D打印技术为代表的快速成型技术被看作是引发新一轮工业革命的关键要素。数字光处理(Digital Light Processing，简称DLP)技术最早是由德州仪器开发，主要是通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体，从而创建出3D打印对象，现已发展成为又一种新的快速成型技术。
随着3D打印技术的普及，DLP/SLA/LCD 3D打印技术在应用越来越多，对3D打印产品的物理性能提出越来越多的要求，尤其需要满足定制生产一些缺乏精细电磁场控制，缺乏固化曝光的3D打印产品。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种磁控3D打印紫外光固化导电材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种磁控3D打印紫外光固化导电材料，包括原料重量份数如下：低聚物5～15份、活性单体25～60份、磁性纳米石墨烯5-15份、阻聚剂 0.01～0.2份、光引发剂1～10份。
较佳地，所述磁性纳米石墨烯选自磁导率120～200，D50≤8μm，电导率σ＝106-108s/m，石墨烯负载FeSiCr-W，FeSi-W，Amorphous， FeSiNi-g，Fe2O3中的一种或多种。
较佳地，所述活性单体选自单官能团活性稀释剂、多官能团活性稀释剂、阳离子活性稀释剂中的一种或多种。
较佳地，所述的光引发剂选自2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、吗啉代丁苯酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或多种。
较佳地，所述阻聚剂选自特丁基对苯二酚、对甲氧基苯酚、N- 亚硝基-N-苯基羟胺铝中的一种或多种。
较佳地，所述低聚物选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧官能化的聚硅氧烷树脂中的一种或多种。
本发明还提供上述导电材料的制备方法，具体技术方案如下：
一种磁控3D打印紫外光固化导电材料及其制备方法，包括如下步骤：
(1)、将上述比例调配材料，在40-50℃的水温下，用超声波清洗机超声50-120min，再将其置于匀浆机搅拌均匀，得到磁控3D打印紫外光固化树脂；
(2)、再将磁控3D打印紫外光固化树脂放入到DLP/SLA/LCD 3D 打印设备中的液槽中，通过DLP/SLA/LCD成像系统的和精细电磁场控制系统，将磁控3D打印紫外光固化树脂中的磁性纳米石墨烯在电磁场作用下二次排列聚集并形成导电通路达到电导率σ＝106-108s/m；
(3)、其中3D打印紫外光固化树脂的其他组成部分，每次通过紫外光固化可固化一薄层树脂(25μm)，在固化的同时薄层树脂中的磁性纳米石墨烯通过精细电磁场控制聚集固化；
(4)、然后在通过液槽上方的提拉装置，将每次截面曝光完成后向上提拉，使得当前固化完成的固态树脂与液槽底面分离并粘接在提拉板或上一次成型的树脂层上，通过逐层曝光并提升来生成三维实体，最终得到固化成型后的磁控3D打印紫外光固化导电材料。
较佳地，所述步骤(3)中的3D打印紫外光固化树脂的其他组成部分为绝缘体电导率σ＝10-12S/m，且包括低聚物份、活性单体、阻聚剂份、光引发剂。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明是在现有 DLP/SLA/LCD 3D打印技术基础上增加精细电磁场对含有磁性纳米石墨烯的3D打印光固化树脂进行精细电磁场控制，从而实现树脂中的磁性纳米石墨烯在电磁场作用下二次排列并形成导电通路，通过光固化曝光从而实现定位的3D打印方法，可用于柔性线路板3D打印制造领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进一步说明。
实施例1：
聚氨酯丙烯酸酯 6份、
乙氧基丙烯酸酯 22份、
丙烯酰吗啉 30份、
对甲氧基苯酚 0.05份、
2-异丙基硫杂蒽酮 5份、
2，4-二乙基硫杂蒽酮 2份、
石墨烯负载磁性Fe3O4纳米颗粒 10份。
按照以上比例调配材料，在50℃的水温下，用超声波清洗机超声 120min，再将其置于匀浆机搅拌均匀，得到磁控3D打印紫外光固化树脂。
实施例2：
环氧丙烯酸酯 5份、
乙氧基丙烯酸酯 23份、
四氢化糠基丙烯酸酯 30份、
N-亚硝基-N-苯基羟胺铝 0.05份、
苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦 5份、
2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯 2份、
石墨烯负载磁性FeSiCr-W纳米颗粒 10份。
按照以上比例调配材料，在50℃的水温下，用超声波清洗机超声50min，再将其置于匀浆机搅拌均匀，得到磁控3D打印紫外光固化树脂。
对比例1：
聚氨酯丙烯酸酯 6份、
乙氧基丙烯酸酯 22份、
丙烯酰吗啉 30份、
对甲氧基苯酚 0.05份、
2-异丙基硫杂蒽酮 5份、
2，4-二乙基硫杂蒽酮 2份、
磁性Fe3O4纳米颗粒 10份。
按照以上比例调配材料，在50℃的水温下，用超声波清洗机超声50min，再将其置于匀浆机搅拌均匀，得到磁控3D打印紫外光固化树脂。
对比例2：
环氧丙烯酸酯 5份、
乙氧基丙烯酸酯 23份、
四氢化糠基丙烯酸酯 30份、
N-亚硝基-N-苯基羟胺铝 0.05份、
苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦 5份、
2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯 2份、
磁性FeSiCr-W纳米颗粒 10份。
按照以上比例调配材料，在50℃的水温下，用超声波清洗机超声50min，再将其置于匀浆机搅拌均匀，得到磁控3D打印紫外光固化树脂。
将实施例1、2和对比例1、2按照以下制备方法分别打印成型：在 DLP/SLA/LCD 3D打印设备中包含一个可以容纳树脂的液槽，用于盛放磁控3D打印紫外光固化树脂，DLP/SLA/LCD成像系统和精细电磁场控制系统置于液槽下方，其成像面正好位于液槽底部，通过能量及图形控制，在树脂中的磁性纳米石墨烯在电磁场作用下二次排列聚集并形成导电通路达到电导率σ＝106-108s/m，3D打印光固化树脂的其他组成部分为绝缘体电导率σ＝10-12S/m，进而每次通过紫外光固化可固化一薄层树脂(25μm)，在固化的同时薄层树脂中的磁性纳米石墨烯通过精细电磁场控制聚集固化；液槽上方设置一个提拉机构，每次截面曝光完成后向上提拉一定高度(该高度与分层厚度一致)，使得当前固化完成的固态树脂与液槽底面分离并粘接在提拉板或上一次成型的树脂层上，这样通过逐层曝光并提升来生成三维实体，最终得到固化成型后的磁控3D打印紫外光固化导电材料复合体。
实施例与对比例普通光固化树脂性能对比结果如下表1：
表1
由上述实施例1-2与对比例1-2可知：本发明是在现有DLP/SLA /LCD 3D打印技术基础上增加精细电磁场对含有磁性纳米石墨烯的 3D打印光固化树脂进行精细电磁场控制，从而实现树脂中的磁性纳米石墨烯在电磁场作用下二次排列并形成导电通路，通过光固化曝光从而实现定位的3D打印方法，可用于柔性线路板3D打印制造领域。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种磁控3D打印紫外光固化导电材料，其特征在于，包括原料重量组份如下：低聚物5～15份、活性单体25～60份、磁性纳米石墨烯5-15份、阻聚剂0.01～0.2份、光引发剂1～10份。
2.根据权利要求1所述的磁控3D打印紫外光固化导电材料，其特征在于，所述磁性纳米石墨烯选自磁导率120～200，D50≤8μm，电导率σ＝106-108s/m，石墨烯负载FeSiCr-W，FeSi-W，Amorphous，FeSiNi-g，Fe2O3中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的磁控3D打印紫外光固化导电材料，其特征在于，所述活性单体选自单官能团活性稀释剂、多官能团活性稀释剂、阳离子活性稀释剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的磁控3D打印紫外光固化导电材料，其特征在于，所述的光引发剂选自2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、吗啉代丁苯酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2-异丙基硫杂蒽酮、2，4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的磁控3D打印紫外光固化导电材料，其特征在于，所述阻聚剂选自特丁基对苯二酚、对甲氧基苯酚、N-亚硝基-N-苯基羟胺铝中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的磁控3D打印紫外光固化导电材料，其特征在于，所述低聚物选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧官能化的聚硅氧烷树脂中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6所述的磁控3D打印紫外光固化导电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将上述比例调配材料，在40-50℃的水温下，用超声波清洗机超声50-120min，再将其置于匀浆机搅拌均匀，得到磁控3D打印紫外光固化树脂；
(2)、再将磁控3D打印紫外光固化树脂放入到DLP/SLA/LCD3D打印设备中的液槽中，通过DLP/SLA/LCD成像系统的和精细电磁场控制系统，将磁控3D打印紫外光固化树脂中的磁性纳米石墨烯在电磁场作用下二次排列聚集并形成导电通路达到电导率σ＝106-108s/m；
(3)、其中3D打印紫外光固化树脂的其他组成部分，每次通过紫外光固化可固化一薄层树脂，在固化的同时薄层树脂中的磁性纳米石墨烯通过精细电磁场控制聚集固化；
(4)、然后在通过液槽上方的提拉装置，将每次截面曝光完成后向上提拉，使得当前固化完成的固态树脂与液槽底面分离并粘接在提拉板或上一次成型的树脂层上，通过逐层曝光并提升来生成三维实体，最终得到固化成型后的磁控3D打印紫外光固化导电材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的3D打印紫外光固化树脂的其他组成部分为绝缘体电导率σ＝10-12S/m，且包括低聚物份、活性单体、阻聚剂份、光引发剂。
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