CN113980511B - 一种含油自润滑材料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含油自润滑材料及其应用，属于含油自润滑3D打印聚合物材料技术领域。本发明提供的含油自润滑材料包括基体材料、亲油性填料和润滑油；所述基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：(0.1～50)：(0.1～50)。本发明提供的含油自润滑材料中的基体材料液滴周围包覆亲油填料，可以而起到稳定油滴和提高其力学性能的作用；通过填充微油滴至基体材料中可以有效提高含油自润滑材料的自润滑性；通过控制基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比更有利于提高乳状液的稳定性，提高打印精度的同时，有效提高含油自润滑材料后固化后的力学性能。

Description

一种含油自润滑材料及其应用
技术领域
本发明涉及含油自润滑3D打印聚合物材料技术领域，具体涉及一种含油自润滑材料及其应用。
背景技术
含油自润滑材料的制造方法一般为先制造聚合物多孔材料，然后利用材料的多孔性，在真空条件下将润滑油灌入聚合物通孔结构中，以达到制备固-液复合自润滑材料的目的。但是这一方法存在一定的局限性：首先，多孔材料的制备过程较为繁琐，而且大量的通孔结构导致材料的整体性大大降低；其次，在润滑件的使用中，材料体系中的润滑油会缓慢从通孔结构流出，润滑油的流失导致润滑件使用寿命缩短。而现有技术中的另一种方法是将润滑油用二氧化硅或聚乙烯(PS)等包覆制成具有自润滑性能的微胶囊，再将微胶囊混入聚合物基体中制成自润滑复合材料。然而，该方法的缺点在于微胶囊的制备过程复杂且产量较低，容易在基体中出现团聚现象，稳定性差，力学性能低，目前还不能大规模应用。同时，由于传统含油自润滑材料的制备过程要求较高，所以对复杂结构的制造尚存在较大限制。而结合3D打印技术具有个性化定制、自由制造、成型精度高、制造周期短的技术优势，这将会极大促进含有自润滑材料在航空航天、汽车工业等前沿领域的应用。
因此，亟需发展一种稳定性高、力学性能和自润滑性能好的含油自润滑材料，以此来解决制造聚合物自润滑复合材料所面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含油自润滑材料及其应用，本发明提供的含油自润滑材料稳定性高、力学性能和自润滑性能好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种含油自润滑材料，包括基体材料、亲油性填料和润滑油；
所述基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：(0.1～50)：(0.1～50)。
优选地，所述基体材料为丙烯酸类液体光敏墨水、聚酯类液体光敏墨水、环氧树脂类液体光敏墨水、氰酸酯类液体光敏墨水、异氰酸酯类液体光敏墨水、聚氨酯类液体光敏墨水和酚醛树脂类液体光敏墨水中的一种或几种。
优选地，所述基体材料的粘度为1mpa.s～1000pa.s。
优选地，所述亲油性填料为二氧化硅、石墨烯、二硫化钼、云母片、滑石粉和腰果壳油摩擦粉中的一种或几种。
优选地，所述亲油性填料的粒径小于100μm。
优选地，所述润滑油为聚α烯烃类润滑油、酯类润滑油、矿物油、全氟聚醚、聚醚和聚乙二醇中的一种或几种。
本发明还提供了上述技术方案所述的含油自润滑材料在3D打印中的应用。
优选地，将含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理；所述后固化处理包括热固化或紫外光固化。
优选地，所述热固化为阶梯式升温热固化，所述阶梯式升温热固化每段的热固化的温度独立地为50～300℃；在所述每段的热固化的温度下进行保温的时间独立地为1～3h。
优选地，所述后固化过程中紫外光固化所用的紫外光灯的功率为1～1000W，紫外光固化的时间为3s～24h。
本发明提供了一种含油自润滑材料，包括基体材料、亲油性填料和润滑油；所述基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：(0.1～50)：(0.1～50)。本发明提供的含油自润滑材料中均匀分散于基体材料中的微油滴周围包覆了大量亲油类物质，可以有效降低液滴表面能，起到稳定微油滴的作用；同时，亲油类物质还可以聚集于基体材料和微油滴形成的界面膜上，有效增加了界面膜的强度，进一步提高了微油滴的稳定性；最后，由于大量亲油物质的加入，将会在一定程度上阻碍液滴的布朗运动速度，减少了液滴之间相互碰撞的概率，有利于乳状液的稳定。本发明加入的润滑油均匀分散于墨水中形成稳定的微乳液体系，在3D打印过程中打印墨水由液态转变为固态，微油滴可以被固定于打印结构中，在发生摩擦时释放出润滑油，起到自润滑的作用。此外，本发明提供的制备方法步骤简单，实用性强。实施例和应用例的结果表明，本发明提供的含油自润滑材料在静置24h后未出现明显分层，且后固化的材料的拉伸强度可以达到52MPa，分散稳定性优异，摩擦系数低至0.07。
附图说明
图1为实施例1制备的含油自润滑材料在光学显微镜下的图像；
图2为实施例1～2制备得到的含油自润滑材料在不同时间间隔下的宏观状态记录；其中，图(a)、(b)分别为实施例2在刚配置完成与配置完成后室温静止放置24小时时的宏观状态图，图(c)为实施例1配置完成后室温静止放置24小时后的宏观状态图；
图3为实施例1和对比例1～2制备得到的样品流变曲线；
图4为应用例1和对比例1～2得到的打印件样品在常温下的应力-应变曲线；
图5为对应用例1完成拉伸测试的打印件样品的断面电镜显微图；
图6为将对比例1～2和应用例1得到的打印件样品在常温下摩擦测试的摩擦系数柱状图；
图7为对完成摩擦测试的应用例1样品的摩擦试样表面的光学显微图；
图8为本发明应用例1和5得到的打印件样品的真实图片；其中，图(a)、(b)为应用例1的打印样品，(c)、(d)为应用例5的打印样品。
具体实施方式
本发明提供了一种含油自润滑材料，包括基体材料、亲油性填料和润滑油；
所述基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：(0.1～50)：(0.1～50)。
本发明提供的含油自润滑材料包括基体材料。
在本发明中，所述基体材料优选为丙烯酸类液体光敏墨水、聚酯类液体光敏墨水、环氧树脂类液体光敏墨水、氰酸酯类液体光敏墨水、异氰酸酯类液体光敏墨水、聚氨酯类液体光敏墨水和酚醛树脂类液体光敏墨水中的一种或几种。本发明通过选择上述种类的液体光敏墨水更有利于在打印过程中使其由光固化完成由液态到固态的转变，同时使微油滴更好的被固定于打印结构中。
在本发明中，所述基体材料的粘度优选为1mpa.s～1000pa.s，更优选为100mpa.s～900pa.s，最优选为100pa.s～600pa.s。本发明通过控制基体材料的粘度在上述范围内，能够使含油自润滑材料具有适合3D打印的流变性能，可打印性好，从而具有较高的打印精度和自润滑效果。
本发明提供的含油自润滑材料包括亲油性填料。
在本发明中，所述亲油性填料优选为二氧化硅、石墨烯、二硫化钼、云母片、滑石粉和腰果壳油摩擦粉中的一种或几种。本发明通过添加亲油性填料并选择上述种类的亲油性填料，可以包覆在基体材料液滴周围，有效降低液滴表面能，从而形成微乳液的分散体系，进而起到稳定油滴的作用；同时，亲油性填料还可以聚集于基体材料和润滑油形成的界面膜上，有效增加了界面膜的强度，进一步提高了油滴的稳定性。
在本发明中，所述亲油性填料的粒径优选为小于100μm，更优选为小于50μm，最优选为小于20μm。本发明通过控制亲油性填料的粒径在上述范围内，更有利于提高亲油性填料与基体材料、润滑油的接触面积，从而形成稳定的微乳液的分散体系。
本发明提供的含油自润滑材料包括润滑油。
在本发明中，所述润滑油优选为聚α烯烃类润滑油、酯类润滑油、矿物油、全氟聚醚、聚醚和聚乙二醇中的一种或几种。本发明通过添加润滑油并选择上述种类的润滑油可以有效提高含油自润滑材料的自润滑性。
在本发明中，所述基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：(0.1～50)：(0.1～50)，优选为100：(1～40)：(1～40)，更优选为100：(5～30)：(5～30)，最优选为100：(10～20)：(10～20)。本发明通过控制基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比，可以利用较多的亲油性填料阻碍液滴的布朗运动速度，减少了液滴之间相互碰撞的概率，有利于乳状液的稳定后固化。
本发明提供的含油自润滑材料稳定性高、力学性能和自润滑性能好，在静置24h后未出现明显分层，且拉伸强度可以达到52MPa，分散稳定性优异，摩擦系数低至0.07。
本发明还提供了上述技术方案所述的含油自润滑材料的制备方法，优选包括：将基体材料、亲油性填料、润滑油依次进行混合和除泡，得到含油自润滑材料。
本发明优选将基体材料、亲油性填料、润滑油进行混合，得到预制含油自润滑材料。
在本发明中，所述混合的顺序优选为先在基体材料中加入亲油性填料，然后再加入润滑油。本发明通过控制混合顺序可以先在微油滴表面包覆亲油性填料，更有利于提高含油自润滑材料的稳定性。
在本发明中，所述混合的操作优选为包括搅拌、超声、球磨中的一种或几种。
在本发明中，所述搅拌的速率优选为30～2000r/min，更优选为100～1500r/min，最优选为500～1000r/min；所述搅拌的时间优选为5s～10h，更优选为1min～8h，最优选为1h～5h。
在本发明中，所述超声的功率优选为5～500W，更优选为10～200W；所述超声的时间优选为10s～2h，更优选为1min～1.5h，最优选为0.5h～1h。
在本发明中，所述球磨的转速优选为50～5000rmp，更优选为100～4000rmp，最优选为1000～3000rmp；所述球磨的时间优选为10s～2h，更优选为1min～1.5h，最优选为0.5h～1h。
在本发明中，所述混合的温度优选为10～150℃，更优选为50～120℃，最优选为80～100℃。本发明通过控制混合的温度在上述范围内，更有利于各组分快速且均匀混合，从而有利于提高微乳液体系的稳定性。
得到预制含油自润滑材料后，本发明优选将所述预制含油自润滑材料进行除泡，得到含油自润滑材料。
在本发明中，所述除泡优选为超声、离心或真空处理。本发明对所述的超声、离心或真空处理的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式使含油自润滑材料中的气泡充分消除即可。
本发明提供的含油自润滑材料的制备方法简单、易操作、成本低、机械性能损失小等特点，可以将亲油性填料和润滑油原位一步填充至基体材料中，从而获得稳定性高、力学性能和自润滑性能好的含油自润滑材料。
本发明还提供了上述技术方案所述的含油自润滑材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的含油自润滑材料在3D打印中的应用。
在本发明中，所述的含油自润滑材料在3D打印中的应用优选将所含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。
在本发明中，所述3D打印优选包括立体光刻技术(SLA)、数字光处理(DLP)技术、直书写打印(DIW)或聚合物喷射(PolyJet)技术。本发明对所述的立体光刻技术(SLA)、数字光处理(DLP)技术、直书写打印(DIW)或聚合物喷射(PolyJet)技术的操作没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的相应技术参数进行3D打印即可。
在本发明中，所述后固化处理优选包括热固化或紫外光固化。本发明通过后固化处理并选择热固化或紫外光固化的方式，可以使基体材料固化完全，提高打印件的热力学性能，满足摩擦条件下的极端工况要求。
在本发明中，所述热固化优选为阶梯式升温热固化；所述分段热固化时每段的热固化的温度独立地优选为50～300℃，更优选为150～250℃，最优选为200℃；在所述每段的热固化的温度下进行保温的时间独立地优选为1～3h，更优选为3h。在本发明中，所述热固化的总时间优选为1～100h，更优选为8～90h，最优选为8～20h。在本发明中，升温至每段的热固化的温度的升温速率独立地优选为2～5℃/min，更优选为3℃/min。
在本发明中，所述过程中紫外光固化的紫外光灯的功率优选为1～1000W，更优选为5～800W，最优选为40～500W；所述紫外光固化的时间优选为3s～24h，更优选为20s～12h，最优选为0.5～5h。
在本发明中，所述3D打印完成后得到的打印件的厚度优选为0.1～500μm，更优选为1～400μm，最优选为100～300μm。
在本发明中，完成后固化处理后，还优选包括对后固化处理得到的打印件进行表面处理；所述表面处理优选包括打磨、超声清洗和乙醇清洗+干燥中的至少一种。本发明对所述的打磨或超声清洗的操作没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的打磨或超声清洗能够使打印件表面平整、光滑、清洁即可。
本发明提供的含油自润滑材料在3D打印中的应用具有较高的打印精度和打印复杂结构件的能力，且打印成型件具有优异的力学性能和尺寸稳定性，能够广泛应用于航空航天等领域。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的含油自润滑材料，由基体材料、亲油性填料和润滑油组成；基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：10：5；
其中，基体材料选用粘度为45mPa.s的3D打印氰酸酯液体光敏墨水，具体为100g；亲油性填料选用粒径为50nm的二氧化硅，具体为10g；润滑油选用液体石蜡，具体为5g。
上述所述的含油自润滑材料的制备方法为：将基体材料先与亲油性填料混合后再加入润滑油进行混合，然后进行分散、除泡，得到含油自润滑材料；
其中，混合的操作为球磨，球磨转速为3000rpm，球磨时间为9min；混合的温度为30℃；除泡的操作为真空处理5min。
应用例1
将实施例1制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，打印参数为：层厚100μm，层曝光时间为15s。然后将打印件进行后固化处理。其中，3D打印选用数字光处理(DLP)3D打印技术，后固化过程选用热固化，且热固化为阶梯升温热固化过程：第一段热固化温度为150℃，第一段热固化时间2h；第二段热固化温度为180℃，第二段热固化时间2h；第三段热固化温度为200℃，第三段固化时间2h；第四段热固化的温度为220℃，第四段热固化的时间2h，即热固化的总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例2
将实施例1中的基体材料、亲油性填料(二氧化硅)、润滑油的质量比替换为100：5：5，其余技术特征与实施例1相同。
应用例2
将实施例2制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用DLP 3D打印技术，打印参数为：层厚100μm，层曝光时间为12s。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即150℃/2h，180℃/2h，200℃/2h，220℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例3
将实施例2中的液体石蜡替换为聚乙二醇，即基体材料、亲油性填料(二氧化硅)、润滑油(聚乙二醇)的质量比为100：5：5，其余技术特征与实施例2相同。
应用例3
将实施例3制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用SLA3D打印技术，打印参数为：光斑功率为3W，层厚为100μm，扫描速度为2m/s。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即150℃/2h，180℃/2h，200℃/2h，220℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例4
将实施例1中的液体石蜡替换为腰果壳油摩擦粉，即基体材料、亲油性填料(腰果壳油摩擦粉)、润滑油(液体石蜡)的质量比为100：10：5；其余技术特征与实施例1相同。
应用例4
将实施例4制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用SLA3D打印技术，打印参数为：光斑功率为3W，层厚为100μm，扫描速度为2m/s。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即150℃/2h，180℃/2h，200℃/2h，220℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例5
将实施例3中的基体材料替换为环氧树脂液体光敏墨水100g，同时将实施例3中的基体材料、亲油性填料(二氧化硅)、润滑油(聚乙二醇)的质量比替换为100：10：5，即基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(二氧化硅)和润滑油(聚乙二醇)的质量比为100：10：5，其余技术特征与实施例3相同。
应用例5
将实施例5制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用UV-DIW(紫外光辅助直书写)3D打印技术，将制备的含油自润滑材料利用UV-DIW打印机进行3D打印，其具体参数为：光斑功率为10W，挤出针头直径为500μm，针头移动速度为5mm/s，线宽为600μm，层厚为300μm。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即120℃/2h，140℃/2h，160℃/2h，180℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例6
将实施例3中的基体材料替换为丙烯酸树脂光敏墨水100g，即基体材料(丙烯酸树脂光敏墨水)与亲油性填料(二氧化硅)和润滑油(聚乙二醇)的质量比为100：5：5，其余技术特征与实施例3相同。
应用例6
将实施例6制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用SLA3D打印技术，打印参数为：光斑功率为3W，层厚为100μm，扫描速度为2m/s。后固化处理选用紫外光照处理，光源功率为35W，光照时间为2h。后固化结束后，将打印件取出并进行乙醇清洗、干燥，得到最终打印件。
实施例7
将实施例5中的亲油性填料替换为滑石粉，同时将实施例5中的基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料和润滑油(聚乙二醇)的质量比替换为100：5：5，即基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(滑石粉)和润滑油(聚乙二醇)的质量比替换为100：5：5，其余技术特征与实施例5相同。
应用例7
将实施例7制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用UV-DIW(紫外光辅助直书写)3D打印技术，将制备的含油自润滑材料利用UV-DIW打印机进行3D打印，其具体参数为：光斑功率为10W，挤出针头直径为500μm，针头移动速度为5mm/s，线宽为600μm，层厚为300μm。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即120℃/2h，140℃/2h，160℃/2h，180℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例8
将实施例7中的润滑油替换为液体石蜡，即基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(滑石粉)和润滑油(液体石蜡)的质量比替换为100：5：5，其余技术特征与实施例7相同。
应用例8
将实施例8制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用UV-DIW(紫外光辅助直书写)3D打印技术，将制备的含油自润滑材料利用UV-DIW打印机进行3D打印，其具体参数为：光斑功率为10W，挤出针头直径为500μm，针头移动速度为5mm/s，线宽为600μm，层厚为300μm。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即120℃/2h，140℃/2h，160℃/2h，180℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例9
将实施例8中的滑石粉替换云母片，同时将液体石蜡替换为全氟聚醚，即基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(云母片)和润滑油(全氟聚醚)的质量比为100：5：5，其余技术特征与实施例8相同。
应用例9
将实施例9制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用UV-DIW(紫外光辅助直书写)3D打印技术，将制备的含油自润滑材料利用UV-DIW打印机进行3D打印，其具体参数为：光斑功率为10W，挤出针头直径为500μm，针头移动速度为5mm/s，线宽为600μm，层厚为300μm。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程即120℃/2h，140℃/2h，160℃/2h，180℃/2h，固化总时间为8h，升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
实施例10
将实施例9中的基体材料替换为丙烯酸树脂液体光敏墨水，即基体材料(丙烯酸树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(云母片)和润滑油(全氟聚醚)的质量比为100：5：5，其余技术特征与实施例9相同。
应用例10
将实施例10制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用DLP 3D打印技术，打印参数为：每层光照时间为15s，层厚为100μm。后固化处理选用紫外光照处理，光源功率为35W，光照时间为1h。后固化结束后，将打印件取出并进行乙醇清洗、干燥，得到最终打印件。
实施例11
将实施例10中的亲油性填料替换为滑石粉，同时将实施例10中的润滑油替换为聚α烯烃，即基体材料(丙烯酸树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(滑石粉)和润滑油(聚α烯烃)的质量比为100：5：5，其余技术特征与实施例10相同。
应用例11
将实施例11制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用DLP 3D打印技术，打印参数为：每层光照时间为15s，层厚为100μm。后固化处理选用紫外光照处理，光源功率为35W，光照时间为1h。后固化结束后，将打印件取出并进行乙醇清洗、干燥，得到最终打印件。
实施例12
将实施例5中的润滑油替换为聚α烯烃，同时将基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(二氧化硅)和润滑油的质量比替换为100：5：5，即基体材料(环氧树脂液体光敏墨水)与亲油性填料(二氧化硅)和润滑油(聚α烯烃)的质量为100：5：5，其余技术特征与实施例5相同。
应用例12
将实施例12制备得到的含油自润滑材料用于3D打印，具体过程为：将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理。其中，3D打印选用UV-DIW(紫外光辅助直书写)3D打印技术，将制备的含油自润滑材料利用UV-DIW打印机进行3D打印，其具体参数为：光斑功率为10W，挤出针头直径为500μm，针头移动速度为5mm/s，线宽为600μm，层厚为300μm。后固化处理选用阶梯式升温热固化处理过程，即120℃/2h，140℃/2h，160℃/2h，180℃/2h，固化总时间为8h，每阶段的升温速率为3℃/min。自然冷却至室温后，将打印件取出并进行打磨表面处理，乙醇清洗干净并干燥后得到最终打印件。
对比例1
实施例1使用的氰酸酯液体光敏墨水，采用与应用例1相同的应用方法。
对比例2
实施例1在氰酸酯液体光敏墨水中仅加入二氧化硅的氰酸酯液体光敏墨水，采用与应用例1相同的应用方法。
性能检测：
1、微乳液分散性测试：将实施例1制备得到的含油自润滑材料的在光学显微镜下进行观察，观察结果如图1所示。
由图1可以看出，液体石蜡以液滴的形式均匀分散于基体材料中，粒径约为20微米。结果表明本发明实施例1制备的含油自润滑材料具有分散均匀的液体石蜡微液滴，形成了所设计的微乳液体系。
2、微乳液分散稳定性测试：对实施例1～2制备得到的含油自润滑材料在不同时间间隔下的宏观状态进行记录，所得结果如图2所示，其中图(a)、(b)分别为实施例2在刚配置刚配置完成与配置完成后室温静止放置24小时后的宏观状态图，图(c)为实施例1配置完成后室温静止放置24小时后的宏观状态图。
由图2可以看出，实施例2制备得到的含油自润滑材料室温静止放置24小时后出现了明显的相分离现象，实施例1在室温静止24小时后仍保持微乳液状态。结果表明适当提高微乳液体系中亲油二氧化硅的含量，可以有效提高微乳液体系的稳定性
3、流变性能测试：对实施例1和对比例1～2制备得到的样品室温下采用哈克流变仪RS6000对粘度进行测试，所得流变性能曲线如图3所示。
由图3可知，氰酸酯液体光敏墨水的粘度为45mPa.s，在加入二氧化硅后，其粘度为70mPa.s，进一步加入液体石蜡分散均匀后，其粘度增加至100mPa.s。结果表明，二氧化硅的加入会增加墨水的粘度，加入的液体石蜡会进一步使墨水体系的粘度增加；但是即便如此，最终制备得到的含油自润滑材料的最大粘度为100mPa.s，仍然具有较低的粘度，适合于3D打印技术的要求。可见，本发明实施例1制备的含油自润滑材料具有适合于3D打印的粘度。
4、力学性能测试：将应用例1和对比例1～2得到的打印件样品在常温下进行拉伸测试，得到应力-应变曲线(拉伸速率5mm/min)，如图4所示。
从图4可以看出，对比例1～2和应用例1的打印件样品在常温下拉伸强度分别为91MPa、79MPa、51MPa，由于3D打印过程涉及到固化处理过程，亲油二氧化硅与液体石蜡的加入会对固化程度产生影响，进而造成了材料体系力学性能的降低。但即便如此，最终的含油自润滑材料的拉伸强度仍高达52MPa，说明本发明制备的含油自润滑材料经固化处理后仍具有突出的力学性能。
5、拉伸试样断面电镜表征：对应用例1完成拉伸测试的打印件样品的断面进行电镜表征，所得结果如图5所示。
由图5可以看出，在后固化的含油自润滑材料中均匀分散了直径约为20微米的微球，这证明了在固化过程中微油滴自润滑墨水中均匀分散的微油滴并未发生明显的融合过程，保持了原有的分散状态。
6、摩擦测试表征：将对比例1～2和应用例1得到的打印件样品在常温下的摩擦测试结果(测试条件：载荷3N，冲程5mm，频率2Hz，周期60min，摩擦机为UMT-3)，结果如图6所示。
由图6可以看出，二氧化硅可以在一定程度上减小墨水体系的摩擦系数，在加入二氧化硅后摩擦系数由0.41下降至0.38；加入液体石蜡后，体系的摩擦系数由0.38下降至0.07。这是由于在摩擦过程中材料体系中的微油滴释放出液体石蜡并分散体系中，起到了自润滑的作用。结果表明本发明制备打印件样品在常温下具有极其优异的自润滑性能。
7、摩擦试样表面形貌光学显微镜表征：对完成摩擦测试的应用例1样品的摩擦试样表面进行光学显微镜表征，结果如图7所示。
由图7可以看出，完成摩擦测试的应用例1样品的摩擦试样表面均匀分布了直径约20微米的微液滴小球，在摩擦过程中，微液滴释放出润滑介质，起到自润滑的作用，这也说明了本发明制备打印件样品具有超低摩擦系数的原因。
图8为本发明应用例1和5得到的打印件样品的真实图片，其中，图(a)、(b)为应用例1的打印样品，(c)、(d)为应用例5的打印样品。由图8可以看出，本发明制备的打印件样品的尺寸小，构造复杂且形状规则，表明本发明提供的含油自润滑材料进行3D打印得到的打印件能够达到较高的精度。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种含油自润滑材料在3D打印中的应用，所述含油自润滑材料由基体材料、亲油性填料和润滑油组成；
所述基体材料、亲油性填料、润滑油的质量比为100：（0. 1~50）： （0.1~50），所述基体材料为丙烯酸类液体光敏墨水、聚酯类液体光敏墨水、环氧树脂类液体光敏墨水、氰酸酯类液体光敏墨水、异氰酸酯类液体光敏墨水、聚氨酯类液体光敏墨水和酚醛树脂类液体光敏墨水中的一种或几种，所述基体材料的粘度为1mpa. s~ 1000pa.s，所述亲油性填料为二氧化硅、石墨烯、二硫化钼、云母片、滑石粉和腰果壳油摩擦粉中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的含油自润滑材料在3D打印中的应用，所述亲油性填料的粒径小于100μm。
3.如权利要求1所述的含油自润滑材料在3D打印中的应用，其特征在于，所述润滑油为聚α烯烃类润滑油、酯类润滑油、矿物油、全氟聚醚、聚醚和聚乙二醇中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，将所述含油自润滑材料进行3D打印，然后进行后固化处理；所述后固化处理包括热固化或紫外光固化。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述热固化为阶梯式升温热固化，所述阶梯式升温热固化每段的热固化温度独立地为50~300℃；在所述每段的热固化的温度下进行保温的时间独立地为1~3h。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述后固化过程中紫外光固化所用的紫外光灯的功率为1~ 1000W ，紫外光固化的时间为3s ~24h。
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