CN115403892A - 一种3d打印用聚四氟乙烯浆料制备及其光固化成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印用聚四氟乙烯浆料制备及其光固化成型方法，浆料包括如下质量分数的组分：PTFE水性分散液75～90％，光敏树脂9～24％，分散剂0.1～0.4％，光引发剂0.1～0.4％，表面活性剂0.1～0.5％。本发明中制备的PTFE浆料具有高固含量、固化速度快、低粘度等优点，分散剂的使用可以使得浆料储存稳定性更好，可保证浆料具有足够高的抗沉降性。经脱脂烧结后获得纯的PTFE制品。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印聚四氟乙烯材料技术领域，具体涉及一种3D打印用聚四氟乙烯浆料制备及其光固化成型方法。
背景技术
3D打印技术是一种与传统的材料去除加工方法截然相反的材料添加成型技术，它基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式，采用直接制造与相应数学模型完全一致的三维模型的制造方法成型三维物体。3D打印涉及的技术包括CAD建模、测量技术、接口软件技术、数控技术、精密机械技术、激光技术、材料技术等。随着3D打印技术的发展和应用，3D打印材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料和食品材料等。
聚四氟乙烯(PTFE)具作为一种性能优异的热塑性工程塑料，由于其分子结构中存在强的F-C键,使其具耐热性、电绝缘性、润滑性、耐化学腐蚀性、不粘性、耐高低温性等优点，广泛应用于电器、化工、航空、航天、机械等领域。由于PTFE熔融粘度太大，加工极其困难，通常只能通过模压成型、高温烧结和机加工进行加工，成型零件的几何结构简单。3D打印PTFE光固化成型方式主要包括SLA和DLP，其主要方法为混有光敏树脂的PTFE粉体经紫外光固化后得到生坯，经过脱脂和烧结等后处理得到PTFE制品。
然而，现有的3D打印光固化用PTFE浆料较少，浆料的固相含量较低，导致最终PTFE制品的收缩率高，易出现开裂或变形；且PTFE浆料的固化时间较长，成型周期长；传统光固化浆料以光敏树脂作为分散介质，在清洗光固化成型件时产生废弃溶液造成环境污染，成本较高。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印用聚四氟乙烯浆料，其分散均匀，具有较高的固相含量，且固化时间较短，以水代替有机溶剂作为PTFE分散介质的新型树脂体系更加绿色环保；此外本发明还提供一种3D打印用聚四氟乙烯浆料制备及其光固化成型方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种3D打印光固化用PTFE浆料，包括如下质量分数的组分：PTFE水性分散液75～90％，光敏树脂9～24％，分散剂0.1～0.4％，光引发剂0.1～0.4％，表面活性剂0.1～0.5％。。
优选地，所述PTFE水性分散液固含量为40％或60％，平均粒径为170～250nm，pH值为9～11。
优选地，所述光敏树脂为聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，平均分子量(Mn)为400～700，是一种生物相容性好且可降解的环保型聚合物材料，添加合适的光引发剂、分散剂和表面活性剂制备得到高固含量、低粘度的PTFE浆料，高固相含量能提高最终PTFE制品的致密度，低粘度的PTFE浆料在光固化成型过程中能够在短时间内流平，不仅能提高成型效率，而且能提高PTFE坯体的成型精度。
优选地，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基苯基丙酮中的一种或多种。
进一步地，所述光引发剂使用波长为200～500nm，优选为355～468nm。例如355nm、365nm、385nm、405nm、420nm、450nm、468nm。
优选地，所述分散剂为对羟基苯甲醚、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、三(N-亚硝基-N-苯基羟胺)铝盐中的一种或多种。
优选地，所述表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂，在水中不电离，对溶液的pH值变化和电解质的存在不敏感。它使得最终制备的陶瓷浆料不分层不沉降，分散性好，性能稳定，可长期储存与使用。
本发明的第二方面，提供一种上述3D打印用PTFE浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、有机物混合体的制备：将光敏树脂、光引发剂、分散剂和表面活性剂按一定的配比混合，再放入真空均质机中，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，搅拌混合1～3min，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得有机物混合体；
S2、3D打印用PTFE浆料的制备：将PTFE水性分散液与步骤S1中的有机物混合体按照相应的配比混合，再放入真空均质机中，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，进行搅拌混合2～5min形成浆料，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得3D打印用PTFE浆料。
优选地，所得到的3D打印用PTFE浆料的粘度为200～2000cps，固含量为50-85％。
本发明的第三方面，提供一种上述3D打印用PTFE浆料的3D打印光固化成型工艺，包括以下步骤：
S1、PTFE生胚的制备：将制备得到的3D打印用PTFE浆料置于光固化3D打印机中，经过刮刀将浆料铺展成0.05～0.3mm厚的一层，光固化3D打印机的软件控制特定光照区域将第一层浆料固化，形成第一层胚体，然后经过刮刀继续铺展浆料，继续光照铺展浆料的特定区域，固化成型为第二层胚体，并和第一层坯体紧密有机结合，重复上述步骤使PTFE浆料逐层累加成型，即得PTFE生胚；
S2、清洗干燥：将PTFE生胚取出，用水清洗去除未固化的PTFE浆料，然后将PTFE生胚在真空干燥箱中，于35～60℃下烘干2～6h，避免快速蒸发导致表面开裂；
S3、脱脂烧结：将干燥后的PTFE生坯置于马弗炉内，在空气气氛下，以1～5℃/min缓慢升温至430～480℃，保温60～300min，然后随炉冷却至室温，即得到PTFE制品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中PTFE浆料配方科学合理，选用PEGDA作为光敏树脂，添加合适的光引发剂、分散剂和表面活性剂，制备得到高固含量、固化速度快、低粘度的PTFE浆料，高固相含量能提高最终PTFE制品的致密度，低粘度的PTFE浆料在光固化成型过程中能够在短时间内流平，铺展细腻不产生气泡，不仅能提高成型效，而且能提高PTFE坯体的成型精度；
(2)将PTFE浆料采用DLP或SLA工艺光固化成型为PTFE生胚，然后将PTFE生胚表面残留浆料去除并清洗干燥，经脱脂烧结等步骤，最后得到高致密度的PTFE制品，在脱脂烧结热处理工序中控制升温速率以及保温时间，尽可能去除坯体中的PEGDA，并减少最终PTFE制品的开裂和变形，获得纯的PTFE制品。
附图说明
图1为本发明中PTFE浆料制备及光固化成型的流程图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1
一种3D打印光固化用PTFE浆料，包括如下组分：PTFE水性分散液80g，光敏树脂94g、光引发剂1g、分散剂2g、表面活性剂3g。
上述配方中PTFE水性分散液固含量为40％，平均粒径为220nm，pH值为10。
其中，光敏树脂为聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，平均分子量(Mn)为600。
光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮。
分散剂为对羟基苯甲醚。
表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂FC4430。
上述3D打印用PTFE浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、有机物混合体的制备：将光敏树脂、光引发剂、分散剂和表面活性剂按一定的配比混合，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，进行搅拌混合3min形成浆料，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得有机物混合体；
S2、3D打印用PTFE浆料的制备：将PTFE水性分散液与步骤S1中的有机物混合体按照相应的配比混合，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，进行搅拌混合2min形成浆料，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得3D打印用PTFE浆料。
经检测，所得到的3D打印用PTFE浆料的粘度为1000cps，固含量为50％。将上述3D打印用PTFE浆料静置2个月，未见明显的沉降。
上述3D打印用PTFE浆料的3D打印光固化成型工艺，包括以下步骤：
S1、PTFE生胚的制备：将制备得到的3D打印用PTFE浆料置于光固化3D打印机中，经过刮刀将浆料铺展成0.1mm厚的一层，光固化3D打印机的软件控制特定光照区域将第一层浆料固化，形成第一层胚体，然后经过刮刀继续铺展浆料，继续光照铺展浆料的特定区域，固化成型为第二层胚体，并和第一层坯体紧密有机结合，重复上述步骤使PTFE浆料逐层累加成型，即得PTFE生胚；
S2、清洗干燥：将PTFE生胚取出，用水清洗去除未固化的PTFE浆料，然后将PTFE生胚在真空干燥箱中，于45℃下烘干5h，避免快速蒸发导致表面开裂；
S3、脱脂烧结：将干燥后的PTFE生坯置于马弗炉内，在空气气氛下，以1℃/min缓慢升温至460℃，保温240min，然后随炉冷却至室温，即得到PTFE制品。
本实施例中制备得到的PTFE制品的致密度为94.3％，收缩比为1.36。
实施例2
一种3D打印光固化用PTFE浆料，包括如下组分：TFE水性分散液90g，光敏树脂90g、光引发剂3g、分散剂3g、表面活性剂4g。
上述配方中PTFE水性分散液固含量为60％，平均粒径为200nm，pH值为10。
其中，光敏树脂为聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，平均分子量(Mn)为700。
光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮。
分散剂为三(N-亚硝基-N-苯基羟胺)铝盐。
表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂Fc4432。
上述3D打印用PTFE浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、有机物混合体的制备：将光敏树脂、光引发剂、分散剂和表面活性剂按一定的配比混合，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，进行搅拌混合3min形成浆料，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得有机物混合体；
S2、3D打印用PTFE浆料的制备：将PTFE水性分散液与步骤S1中的有机物混合体按照相应的配比混合，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，进行搅拌混合5min形成浆料，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得3D打印用PTFE浆料。
经检测，所得到的3D打印用PTFE浆料的粘度为1400cps，固含量为75％。将上述3D打印用PTFE浆料静置2个月，未见明显的沉降。
上述3D打印用PTFE浆料的3D打印光固化成型工艺，包括以下步骤：
S1、PTFE生胚的制备：将制备得到的3D打印用PTFE浆料置于光固化3D打印机中，经过刮刀将浆料铺展成0.075mm厚的一层，光固化3D打印机的软件控制特定光照区域将第一层浆料固化，形成第一层胚体，然后经过刮刀继续铺展浆料，继续光照铺展浆料的特定区域，固化成型为第二层胚体，并和第一层坯体紧密有机结合，重复上述步骤使PTFE浆料逐层累加成型，即得PTFE生胚；
S2、清洗干燥：将PTFE生胚取出，用水清洗去除未固化的PTFE浆料，然后将PTFE生胚在真空干燥箱中，于50℃下烘干3h，避免快速蒸发导致表面开裂；
S3、脱脂烧结：将干燥后的PTFE生坯置于马弗炉内，在空气气氛下，以1℃/min缓慢升温至440℃，保温180min，然后随炉冷却至室温，即得到PTFE制品。
本实施例中制备得到的PTFE制品的致密度为96.3％，收缩比为1.30。
本发明中PTFE浆料配方科学合理，选用PEGDA作为光敏树脂，添加合适的光引发剂、分散剂和表面活性剂，制备得到高固含量、固化速度快、低粘度的PTFE浆料，高固相含量能提高最终PTFE制品的致密度，低粘度的PTFE浆料在光固化成型过程中能够在短时间内流平，铺展细腻不产生气泡，不仅能提高成型效，而且能提高PTFE坯体的成型精度；
将PTFE浆料采用DLP或SLA工艺光固化成型为PTFE生胚，然后将PTFE生胚表面残留浆料去除并清洗干燥，经脱脂烧结等步骤，最后得到高致密度的PTFE制品，在脱脂烧结热处理工序中控制升温速率以及保温时间，尽可能去除坯体中的PEGDA，并减少最终PTFE制品的开裂和变形，获得纯的PTFE制品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种3D打印光固化用聚四氟乙烯浆料，包括如下质量分数的组分：PTFE水性分散液75～90％，光敏树脂9～24％，分散剂0.1～0.4％，光引发剂0.1～0.4％，表面活性剂0.1～0.5％；
所述PTFE水性分散液固含量为40％～60％，平均粒径为170～250nm，pH值为9～11；
所述光敏树脂为聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，平均分子量(Mn)为400～700。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印光固化用聚四氟乙烯浆料，其特征在于：所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐(、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基苯基丙酮中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印光固化用聚四氟乙烯浆料，其特征在于，所述分散剂为对羟基苯甲醚、2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物、三(N-亚硝基-N-苯基羟胺)铝盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印光固化用聚四氟乙烯浆料，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型氟碳表面活性剂。
5.制备如权利要求1所述的3D打印光固化用聚四氟乙烯浆料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、有机物混合体的制备：将光敏树脂、光引发剂、分散剂和表面活性剂混合，再放入真空均质机中，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，搅拌混合1～3min，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得有机物混合体；
S2、3D打印用PTFE浆料的制备：将PTFE水性分散液与步骤S1中的有机物混合体按照相应的配比混合，再放入真空均质机中，将真空均质机设定真空度为-90KPa后，进行搅拌混合2～5min形成浆料，使各组分充分混合均匀且无气泡产生，即得3D打印用PTFE浆料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所得到的3D打印用PTFE浆料的粘度为200～2000cps，固含量为50-85％。
7.应用权利要求5所述方法制备的3D打印光固化用聚四氟乙烯浆料的3D打印光固化成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、PTFE生胚的制备：将制备得到的3D打印用PTFE浆料置于光固化3D打印机中，经过刮刀将浆料铺展成0.05～0.3mm厚的一层，光固化3D打印机的软件控制光照区域将第一层浆料固化，形成第一层胚体，然后经过刮刀继续铺展浆料，继续光照铺展浆料的区域，固化成型为第二层胚体，并和第一层坯体紧密有机结合，重复上述步骤使PTFE浆料逐层累加成型，即得PTFE生胚；
S2、清洗干燥：将PTFE生胚取出，用水清洗去除未固化的PTFE浆料，然后将PTFE生胚在真空干燥箱中，于35～60℃下烘干2～6h，避免快速蒸发导致表面开裂；
S3、脱脂烧结：将干燥后的PTFE生坯置于马弗炉内，在空气气氛下，以1～5℃/min升温至430～480℃，保温60～300min，然后随炉冷却至室温，即得到PTFE制品。
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| US20170253681A1 (en) * | 2014-04-30 | 2017-09-07 | Institute Of Chemistry, Chinese Academy Of Sciences | Material for 3d printing, process for preparing the same and article thereof |
| CN110869421A (zh) * | 2017-07-21 | 2020-03-06 | 美国圣戈班性能塑料公司 | 形成三维本体的方法 |
| US20210276931A1 (en) * | 2018-11-27 | 2021-09-09 | Lynntech, Inc. | Energetic Feedstock for Additive Manufacturing |
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2022
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20170253681A1 (en) * | 2014-04-30 | 2017-09-07 | Institute Of Chemistry, Chinese Academy Of Sciences | Material for 3d printing, process for preparing the same and article thereof |
| CN110869421A (zh) * | 2017-07-21 | 2020-03-06 | 美国圣戈班性能塑料公司 | 形成三维本体的方法 |
| US20210276931A1 (en) * | 2018-11-27 | 2021-09-09 | Lynntech, Inc. | Energetic Feedstock for Additive Manufacturing |
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