一種低粘度有色3D?SLA打印液及其制備方法與流程

本發明涉及一種3D光固化成型打印材料，具體涉及一種低粘度有色3D-SLA打印液及其制備方法，屬于3D打印和化工材料
技術領域：
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背景技術：
：光固化成型(StereoLithographyApparatus,SLA)是最早被提出并商業化應用的快速成型技術，也是目前3D打印行業最主流的技術類型之一。至今，SLA3D打印技術的應用幾乎包括了制造領域的各個行業，在醫療、人體工程、文物保護等行業也得到了越來越廣泛的應用。與其他技術類型相比，SLA打印的模型精度高，表面質量好，成型速度快，并且可以實現個性化定制。由于普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有實實在在的原材料，打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把“打印材料”一層層疊加起來，最終把計算機上的藍圖變成實物，所以打印材料對精度和產品性能影響較大。目前國內外市場上常用的3D打印液多為透明、白色、黑色，顏色種類較少，這是因為UV色漿的加入會導致固化后的模型較脆，易斷裂，打印精度低，甚至大的模型出現很嚴重的斷裂問題。因此，成功開發一種粘度低、固化快、精度高、固化后強度和韌性平衡、斷裂強度高的有色樹脂是國產化3D打印技術發展的關鍵。技術實現要素：本發明的目的是克服上述不足，而提供一種低粘度有色3D-SLA打印液及其制備方法，既具有低粘度、高精度和快速固化的優點,又具有有色打印后固化強度、韌性平衡度、固化后斷裂強度高的特點。本發明采取的技術方案為：一種低粘度有色3D-SLA打印液，主要由下列重量份比的原料制成：所述的低粘度有色3D-SLA打印液，優選主要由下列重量份比的原料制成：上述低粘度有色3D-SLA打印液中，所述的低粘度環氧丙烯酸酯指黏度在800-3500mPa·s(25℃)的環氧丙烯酸酯。所述的有機硅納米樹脂優先選自雙酚A二縮水甘油醚有機硅樹脂、脂肪族環氧樹脂有機硅樹脂中的一種或幾種。所述的活性稀釋劑選自四氫呋喃甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、間苯氧基苯甲基丙烯酸酯、月桂酸甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯苯氧乙酯、三丙二醇二丙烯酸酯中的一種或幾種。所述消泡劑為有機硅類消泡劑或聚醚類消泡劑。所述的光引發劑選自TPO(2,4,6-三甲基苯甲基-乙氧基-苯基氧化膦)、光引發劑819(苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦))、光引發劑907(2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮)、光引發劑1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮)中的一種或幾種。所述的UV色漿為紅色、黃色、藍色、黑色或白色色漿，優選紅色、黃色或藍色。本發明配置的黃色打印液打印出來的黃色3D打印件效果最好，無論是色澤還是精度、性能相對于市面的同類產品效果改善最顯著。本發明低粘度有色3D-SLA打印液，進一步優選由下列重量份比的原料制成：即低粘度黃色3D-SLA打印液，此方中活性稀釋劑優選為四氫呋喃甲基丙烯酸酯、間苯氧基苯甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯苯氧乙酯；進一步優選三者重量份比例20-25:30-33:20-22。光引發劑優選TPO。上述的低粘度有色3D-SLA打印液的制備方法：將低粘度環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、有機硅納米樹脂、光引發劑與活性稀釋劑混合,以3000-4500r/min的轉速攪拌20-40分鐘,使引發劑全部溶解，再加入消泡劑和UV色漿，放在三輥機中,研磨1-3小時。本發明所用的低粘度環氧丙烯酸酯具有快速固化、高硬度、卓越的耐化學品性、粘度低、高表面耐抗性、高光澤的優點，且收縮率低，對金屬基材附著性好；聚氨酯丙烯酸酯，黃變低，反應活性高，具有良好的硬度，并且具有卓越的耐磨性和抗劃傷性能，非常適合3D打印；有機硅納米樹脂可以大大提高配方的斷裂強度，不影響模量或玻璃化溫度，不會顯著增加粘度。通過將低粘度環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、有機硅樹脂、光引發劑、消泡劑、稀釋劑及色漿的有效搭配和優化,本發明的低粘度有色3D-SLA打印液不僅具有粘度低、固化快的優點,并且固化強度、韌性平衡度、固化后斷裂強度高,具有成型快、制品尺寸精度高,無固化不完全、翹邊等不良情況的特點,非常適宜在基于SLA技術打印材料中應用。附圖說明圖1為用本發明實施例1材料打印出的模型樣品(黃色)。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的描述,但本發明的實施方式不限于此。本發明實施例所用的原料來源如下：低粘度環氧丙烯酸酯選自上海ALLnex集團的環氧丙烯酸酯(9636型號樹脂)、臺灣長興化學材料有限公司的環氧丙烯酸酯(DR-G915型號樹脂)和RAHN的環氧丙烯酸酯(97-053型號樹脂)。聚氨酯丙烯酸酯選自臺灣長興化學材料有限公司的聚氨酯丙烯酸酯(DR-U160型號樹脂)，SARTOMER有限公司的聚氨酯丙烯酸酯(CN966J75NS型號樹脂)。有機硅樹脂選自TEGO的雙酚A二縮水甘油醚有機硅樹脂(ALBIDUR3350UV)、脂肪族環氧樹脂有機硅樹脂(ALBIDURPU5340)。活性稀釋劑選自SARTOMER的四氫呋喃甲基丙烯酸酯(SR203)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(SR206NS)、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯(SR259)，臺灣長興的間苯氧基苯甲基丙烯酸酯(EM2050)、月桂酸甲基丙烯酸酯(EM315)，上海湛新的丙烯酸酯苯氧乙酯(EBECRYL114)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)。消泡劑包括有機硅類消泡劑和聚醚類消泡劑，有機硅類消泡劑購自德國畢克化學公司,產品編號BYK-028，聚醚類消泡劑購自德國畢克化學公司,產品編號BYK-055。光引發劑優選為廣州有為化學有限公司生產的光引發劑TPO、819、907、1173。UV色漿包括紅、黃、藍、黑、白五色色漿,其中,紅色、白色和黑色UV色漿選用廣州市墨克化工有限公司,黃色和藍色UV色漿選用上海朗仕化學材料有限公司。實施例1低粘度有色3D-SLA打印液的制備：按重量份稱取低粘度環氧丙烯酸酯(9636)12份，聚氨酯丙烯酸酯(DR-U160)15份，雙酚A二縮水甘油醚有機硅樹脂(ALBIDUR3350UV)8.5份，活性稀釋劑四氫呋喃甲基丙烯酸酯(SR203)25份，間苯氧基苯甲基丙烯酸酯(EM2050)32份，丙烯酸酯苯氧乙酯(EBECRYL114)20份，消泡劑BYK-0280.5份，光引發劑TPO(2,4,6-三甲基苯甲基-乙氧基-苯基氧化膦)1.5份，黃色UV色漿1份；將低粘度環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、有機硅納米樹脂、光引發劑與活性稀釋劑混合,以4000r/min的轉速攪拌30分鐘,使引發劑全部溶解，再加入消泡劑和UV色漿，放在三輥機中,研磨2小時。實施例2低粘度有色3D-SLA打印液的制備：按重量份稱取低粘度環氧丙烯酸酯(DR-G915)6份，低粘度環氧丙烯酸酯(9636)8份，聚氨酯丙烯酸酯(DR-U160)28份，脂肪族環氧樹脂有機硅樹脂(ALBIDURPU5340)8份，活性稀釋劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(SR206NS)38份，消泡劑BYK-0280.5份，光引發劑819苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦)3份，紅色UV色漿4份；制備操作如實施例1。實施例3低粘度有色3D-SLA打印液的制備：按重量份稱取低粘度環氧丙烯酸酯(97-053)10份，低粘度環氧丙烯酸酯(DR-G915)15份，聚氨酯丙烯酸酯(CN966J75NS)30份，脂肪族環氧樹脂有機硅樹脂(ALBIDURPU5340)9份，活性稀釋劑間苯氧基苯甲基丙烯酸酯(EM2050)30份，活性稀釋劑三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)28份，光引發劑819(苯基雙2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦)1.5份，光引發劑907(2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮)2份，消泡劑BYK-0550.5份，藍色UV色漿2份；制備操作如實施例1。實施例4低粘度有色3D-SLA打印液的制備：按重量份稱取低粘度環氧丙烯酸酯(DR-G915)10份，低粘度環氧丙烯酸酯(97-053)20份，聚氨酯丙烯酸酯(DR-U160)20份，聚氨酯丙烯酸酯(CN966J75NS)22份，脂肪族環氧樹脂有機硅樹脂(ALBIDURPU5340)8.5份,活性稀釋劑月桂酸甲基丙烯酸酯(EM315)32份，活性稀釋劑三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)28份，消泡劑BYK-0280.5份，光引發劑1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮)1.5份，光引發劑TPO(2,4,6-三甲基苯甲基-乙氧基-苯基氧化膦)2.5份，白色UV色漿0.5份；制備操作如實施例1。實施例5低粘度有色3D-SLA打印液的制備：按重量份稱取低粘度環氧丙烯酸酯(97-053)15份，低粘度環氧丙烯酸(9636)12份，聚氨酯丙烯酸酯(DR-U160)15份，脂肪族環氧樹脂有機硅樹脂(ALBIDURPU5340)0.1份，聚氨酯丙烯酸酯(CN966J75NS)23份，活性稀釋劑聚乙二醇(200)二丙烯酸酯)(SR259)28份，活性稀釋劑三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)30份，消泡劑BYK-0550.5份，光引發劑1173(2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮)1.5份，光引發劑TPO(2,4,6-三甲基苯甲基-乙氧基-苯基氧化膦)2.5份，光引發劑819苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦)1份，黑色UV色漿1.5份。制備操作如實施例1。實施例6低粘度有色3D-SLA打印液的制備：按重量份稱取黃色UV色漿2.0份；低粘度環氧丙烯酸酯(DR-G915型號樹脂)10份，低粘度環氧丙烯酸酯(97-053)5份，聚氨酯丙烯酸酯(CN966J75NS型號樹脂)20份，聚氨酯丙烯酸酯(DR-U160)10份，雙酚A二縮水甘油醚有機硅樹脂(ALBIDUR3350UV)10份，活性稀釋劑四氫呋喃甲基丙烯酸酯(SR203)20份，間苯氧基苯甲基丙烯酸酯(EM2050)33份，丙烯酸酯苯氧乙酯(EBECRYL114)22份，消泡劑BYK-0281份，光引發劑TPO(2,4,6-三甲基苯甲基-乙氧基-苯基氧化膦)2.5份，光引發劑819苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦)0.5份；制備操作如實施例1。本發明所得一種低粘度有色3D-SLA打印液的物理性質如表1：表1外觀黃紅藍白黑粘度/cps298-325325359462431密度/g.cm-31.52-1.561.461.591.681.62實施例1-6打印液在打印機中的應用分別將實施例1-6中所得的低粘度有色3D-SLA打印液倒入美國Formlabs1+打印機中的樹脂槽中,通過計算機數字建模、分層軟件分層，設置分層厚度d＝0.100mm，打印后固化成型,所得模型精致,說明本申請所提供的低粘度有色3D-SLA打印液,可成功用于商業打印機。所得模型的機械性能如表2:表2以實施例1低粘度黃色3D-SLA打印液為代表，將實施例1中所得的低粘度黃色3D-SLA打印液倒入美國Formlabs1+打印機中的樹脂槽中,通過計算機數字建模、分層軟件分層，設置分層厚度d＝0.100mm，打印后固化成型,所得模型表面精致光滑，硬度高且柔韌性好。將模型放在室外暴曬三個月，沒有出現開裂情況，而市售黃色打印液得到的模型放在室外暴曬一周就出現明顯的開裂情況，相比，本發明所得到的黃色打印液固化后的斷裂強度明顯提高。本發明其他顏色的模型在室外暴曬三個月也沒有出現開裂情況，都明顯好于市售同色產品。當前第1頁1 2 3