CN111944119B - 一种用于3d打印手办的基于环保生物基的高韧性材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于3d打印手办的基于环保生物基的高韧性材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料及其制备方法，其中基于环保生物基的高韧性材料包含以下重量份数的组分：蓖麻油30‑50份；聚己二酸己二醇酯多元醇10‑30份；甲苯二异氰酸酯15‑35份；甲基丙烯酸羟乙酯5‑10份；活性稀释剂10‑20份。本发明的一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其采用生物基蓖麻油为原材料，制备的高韧性材料可生物降解，环保无污染；并将蓖麻油和聚己二酸己二醇酯多元醇配合使用，即保证了材料的硬度，又增加了材料的柔韧性，使由该材料制得的产品不易损坏；且本申请的高韧性材料配方结构简单，产品稳定性好，提高客户使用感。

Description

一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料及其制 备方法
技术领域
本发明涉及3D打印材料技术领域，具体涉及一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料及其制备方法。
背景技术
3D打印手办是通过3D打印技术进行手办模型制作以及外观上色，并通过数字化模型技术生产的手办，该种方式生产的手办制造精细度高，外形美观，且制造成本大大降低。
现有技术中制造手办的材料一般为PVC或PMMA，但二者均不可降解，容易造成大量的白色污染，环保型差。且前者又称为软质材料，在其生产过程中由于对塑性的要求，会加入大量的增塑剂，后期制备的手办在遇到高温时会发生增塑剂析出，产品稳定性差；而低温时会造成手感变化，影响感官度。而后者脆性大，使用其制备的手办在遇到碰撞或跌路时会造成永久性的损伤，无法修复。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种生物可降解、环保无污染、且产品性能稳定的环保型高韧性材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明第一方面实施例的用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，包含以下重量份数的组分：
蓖麻油 30-50份
聚己二酸己二醇酯多元醇 10-30份
甲苯二异氰酸酯 15~35份
甲基丙烯酸羟乙酯 5~10份
活性稀释剂 10~20份；
配方中采用生物基蓖麻油为原料，由其制得的材料可生物降解，环保安全。
进一步地，所述蓖麻油与所述聚己二酸己二醇酯多元醇的质量比为1.7：1~3:1，控制蓖麻油用于增加材料的韧性，聚己二酸己二醇酯多元醇用于增强材料本身的强度，材料韧性过大时，手办不易成型，当材料强度较大时则制作的手办容易碎裂；因此控制二者的添加比例，以更好地平衡材料的柔韧性和轻度，使材料具有优异的综合性能。
进一步地，所述活性稀释剂为蓖麻油多缩水甘油醚，用于降低体系粘度，使体系粘度保持适中，方便使用。
根据本发明另一方面实施例的上述基于环保生物基的高韧性材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤S1、分别将蓖麻油和聚己二酸己二醇酯多元醇加入反应釜内混合均匀，随后将反应釜升温至110℃，真空脱水2-3h；
步骤S2、脱水完成后，将上述反应釜降温至60℃，随后加入甲苯二异氰酸酯，并将上述反应釜升温至80℃，反应2-3h；甲苯二异氰酸酯用于与蓖麻油和聚己二酸己二醇酯多元醇发生交联反应，形成聚合物；
步骤S3、将上述反应釜降温至60℃，并加入甲基丙烯酸羟乙酯，随后升温至80℃，反应2-3h；甲基丙烯酸羟乙酯用于加入上述交联反应，以进一步增强最终产物的物料性能，如韧性和硬度；
步骤S4、将上述反应釜降温至45℃，加入活性稀释剂，300r/min，搅拌至混合均匀，冷却后即得所述基于环保生物基的高韧性材料；加入活性稀释剂的主要目的使降低体系粘度，便于使用；另外，其还可以参与反应，进一步提高材料的性能。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：本发明的一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其采用生物基蓖麻油为原材料，制备的高韧性材料可生物降解，环保无污染；并将蓖麻油和聚己二酸己二醇酯多元醇配合使用，即保证了材料的硬度，又增加了材料的柔韧性，使由该材料制得的产品不易损坏；且本申请的高韧性材料配方结构简单，产品稳定性好，提高客户使用感。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明第一方面的实施例：
实施例1
一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其包含以下重量份数的组分：
蓖麻油 30份
聚己二酸己二醇酯多元醇 10份
甲苯二异氰酸酯 35份
甲基丙烯酸羟乙酯 10份
活性稀释剂 20份。
其中蓖麻油与聚己二酸己二醇酯多元醇的质量比为3:1。
实施例2
一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其包含以下重量份数的组分：
蓖麻油 40份
聚己二酸己二醇酯多元醇 20份
甲苯二异氰酸酯 25份
甲基丙烯酸羟乙酯 8份
活性稀释剂 15份。
其中蓖麻油与聚己二酸己二醇酯多元醇的质量比为2:1。
实施例3
一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其包含以下重量份数的组分：
蓖麻油 50份
聚己二酸己二醇酯多元醇 30份
甲苯二异氰酸酯 15份
甲基丙烯酸羟乙酯 5份
活性稀释剂 10份。
其中蓖麻油与聚己二酸己二醇酯多元醇的质量比为1.7:1。
根据本发明的第二方面的实施例，
上述实施例1-3中基于环保生物基的高韧性材料的制备方法，包含以下步骤：
步骤S1、分别将蓖麻油和聚己二酸己二醇酯多元醇加入反应釜内混合均匀，随后将反应釜升温至110℃，真空脱水2-3h；
步骤S2、脱水完成后，将上述反应釜降温至60℃，随后加入甲苯二异氰酸酯，并将上述反应釜升温至80℃，反应2-3h；
步骤S3、将上述反应釜降温至60℃，并加入甲基丙烯酸羟乙酯，随后升温至80℃，反应2-3h；
步骤S4、将上述反应釜降温至45℃，加入活性稀释剂，300r/min，搅拌至混合均匀，冷却后即得所述基于环保生物基的高韧性材料。
分别对实施例1-3所制得的基于环保生物基的高韧性材料进行性能测试，测试结果如下：
表1为实施例1-3中制备的材料的性能测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
伸长率% 879 1042 1198
拉伸强度/PSI 1011 1212 1456
材料硬度/Shore A 92 88 84
由表1可知，由本申请的基于环保生物基的高韧性材料的伸长率均在800%以上，其拉伸强度均在1000PSI以上，且材料硬度均在80 Shore A以上，即在保证了材料具有足够的硬度的基础上，提高了材料柔韧性，使由本申请的材料制得的产品不易损坏，且采用生物可降解材料，安全环保。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其特征在于，包含以下重量份数的组分：
蓖麻油 30-50份
聚己二酸己二醇酯多元醇 10-30份
甲苯二异氰酸酯 15~35份
甲基丙烯酸羟乙酯 5~10份
活性稀释剂 10~20份。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其特征在于，所述蓖麻油与所述聚己二酸己二醇酯多元醇的质量比为1.7：1~3:1。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印手办的基于环保生物基的高韧性材料，其特征在于，所述活性稀释剂为蓖麻油多缩水甘油醚。
4.如权利要求1所述的基于环保生物基的高韧性材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、分别将蓖麻油和聚己二酸己二醇酯多元醇加入反应釜内混合均匀，随后将反应釜升温至110℃，真空脱水2-3h；
步骤S2、脱水完成后，将上述反应釜降温至60℃，随后加入甲苯二异氰酸酯，并将上述反应釜升温至80℃，反应2-3h；
步骤S3、将上述反应釜降温至60℃，并加入甲基丙烯酸羟乙酯，随后升温至80℃，反应2-3h；
步骤S4、将上述反应釜降温至45℃，加入活性稀释剂，300r/min，搅拌至混合均匀，冷却后即得所述基于环保生物基的高韧性材料。
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