一種熱固性非光固化的3d打印材料及其打印方法
【專利摘要】一種熱固性非光固化的3D打印材料及其打印方法，此種3D打印材料的是一種熱固性樹脂，是由A、B雙組分組成的；A組分由環(huán)氧樹脂，增韌劑、阻燃劑、填料、脫泡劑和顏料組成，B組分由固化劑、脫泡劑和其他組分組成；先將A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化；重復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，直至模型打印完全；然后采用中溫后固化，可得到具有強(qiáng)度高、表面光滑、韌性好的打印模型。
【專利說(shuō)明】
一種熱固性非光固化的3D打印材料及其打印方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種熱固性非光固化的3D打印材料及其打印 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D打印是"增材制造"（AdditiveManufacturing)的主要實(shí)現(xiàn)形式。"增材制造"的 理念區(qū)別于傳統(tǒng)"去除型"制造。增材制造技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，采用材料逐層堆積 的方法制造實(shí)體的技術(shù)，包括光固化成型技術(shù)(SLA)、激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)(SLS)、激光選區(qū)熔 化技術(shù)（SLM)、熔融沉積造型技術(shù)(FDM)、激光近凈成型技術(shù)（LNSF)、分層實(shí)體制造技術(shù) (L0M)和立體噴印技術(shù)（3DP)。其所用的打印材料包括ABS樹脂、聚乳酸（PLA)、聚乙烯醇 (PVA)、光敏樹脂、木塑材料、聚碳酸酯(PC)、尼龍等。
[0003] ABS樹脂和尼龍均是3D打印中常用的材料之一，但是尼龍印溫度高，打印過(guò)程中有 難聞、毒性氣體釋放?，F(xiàn)有的3D打印材料種類少，結(jié)構(gòu)少，不能滿足如噴射式3D打印機(jī)的應(yīng) 用需求，同時(shí)打印出的產(chǎn)品強(qiáng)度較差、精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有3D打印技術(shù)存在產(chǎn)品強(qiáng)度較差、精度較低的不足，本發(fā)明提供打印 出的產(chǎn)品強(qiáng)度較好、精度較高的熱固性非光固化的3D打印材料及其打印方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種熱固性非光固化的3D打印材料，所述3D打印材料由A組分和B組分組成，A組分 與B組分的質(zhì)量配比為1:1-20:1;
[0007] 所述A組分包括如下質(zhì)量配比的原料組成： 環(huán)氧樹脂 100份 增韌劑 1-20份 阻燃劑 1-50份
[0008] 填料 1-100份 脫泡劑 0. 001-0. 01份 顏料 0.01-5份；
[0009] 所述B組分由如下質(zhì)量比的原料組成：
[0010] 固化劑 1-100份
[0011] 脫泡劑 0.001-0.01 份
[0012] 固化促進(jìn)劑1-5份；
[0013] 所述A組分中的增韌劑為橡膠、蒙脫土、納米二氧化硅中的一種或兩種，所述A組分 中的阻燃劑為無(wú)機(jī)阻燃劑、磷系阻燃劑、含氮阻燃劑、磷-氮協(xié)同阻燃劑中的一種或多種，所 述A組分中的填料為碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、硫酸鋇、硅微粉、氣相二氧化硅、木粉、竹粉、粉 煤灰中的一種或多種;所述A組分中的顏料為有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料的中的一種。
[0014] 所述B組分中的固化劑為胺類固化劑、聚硫醇，酚醛樹脂，咪唑和酸酐中的一種或 兩種;所述B組分中的填料為碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、硫酸鋇、硅微粉、氣相二氧化硅、木粉、 竹粉、粉煤灰中的一種或多種。
[0015] 進(jìn)一步，優(yōu)選所述A組分中的無(wú)機(jī)阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種。
[0016] 進(jìn)一步，優(yōu)選所述B組分中的胺類固化劑為乙二胺、乙烯基三胺、聚醚胺、聚酰胺、 雙氰胺中的一種。
[0017] 進(jìn)一步，優(yōu)選所述A組分由如下質(zhì)量配比的原料組成： 環(huán)氧樹脂 100份 增韌劑 10份 阻燃劑 30-40份
[0018] 填料 3-100份 脫泡劑 0. 001-0. 01份 顏料 5份。
[0019] 進(jìn)一步，優(yōu)選所述A組分由如下質(zhì)量配比的原料組成： 環(huán)氧樹脂 100份 增韌劑 10份 阻燃劑 30-40份
[0020] 填料 3-100 份 脫泡劑 0. 001-0. 01份 顏料 5份 固化促進(jìn)劑 1份。
[0021] 進(jìn)一步，優(yōu)選所述B組分由如下質(zhì)量比的原料組成：
[0022] 固化劑 7-50份
[0023] 脫泡劑 0.001-0.01 份 [0024]固化促進(jìn)劑1份。
[0025]進(jìn)一步，優(yōu)選所述A組分由如下質(zhì)量配比的原料組成： 環(huán)氧樹脂 100份 羧基液態(tài)丁腈橡膠 10份 氨氧化鋁 30份
[0026] 氣相二氧化硅 100份 脫泡劑 SAG47 0. 001-0. 01 份 二氧化鈦 5份。
[0027] 進(jìn)一步，優(yōu)選所述A組分由如下質(zhì)量配比的原料組成： 環(huán)氧樹脂 100份 羧基液態(tài)丁腈橡膠 10份 氫氧化鋁 40份
[0028] 氣相二氧化硅 100份 脫泡劑SAG47 0. 01份 二氧化鈦 5份 固化促進(jìn)劑DMP-30 1份。
[0029] 一種熱固性非光固化的3D打印材料的打印方法，包括如下步驟：
[0030] (1)A組分制備:將環(huán)氧樹脂、增韌劑、阻燃劑、脫泡劑、填料、顏料按照質(zhì)量配比，混 合后作為A組分；
[0031] (2)B組分制備:將固化劑、脫泡劑、填料和固化促進(jìn)劑按照質(zhì)量配比，混合后作為B 組分；
[0032] (3)打印：先將A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，固化成型；重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全。
[0033] (4)后固化:模型打印完全后，進(jìn)行加熱后固化。
[0034]進(jìn)一步，所述3D打印材料所采用的打印機(jī)是一種改良型雙噴頭Π )Μ打印機(jī)。A組分 采用柱塞式擠出裝置，B組分采用噴霧型噴嘴。
[0035]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:可得到具有強(qiáng)度高、表面光滑、顏色各異的打印產(chǎn) 品；工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保，能夠提升3D打印材料的綜合性能。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0037] 實(shí)施例一：
[0038] (1)制備A組分:取環(huán)氧樹脂E51 100g、增韌劑羧基液態(tài)丁腈橡膠10g、阻燃劑氫氧 化鋁30g、填料氣相二氧化硅100g、脫泡劑SAG470.001g和無(wú)機(jī)顏料二氧化鈦5g，攪拌均勻， 然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到A組分；
[0039] (2)制備B組分：取固化劑乙二胺7g、脫泡劑SAG47 O.OOlg和固化促進(jìn)劑DMP-30 lg，攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到B組分；
[0040] (3)打印：先將A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化;重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全；
[0041] (4)后固化:模型打印完全后，放入120°C烘箱中進(jìn)行后固化。
[0042] 實(shí)施例二：
[0043] (1)制備A組分:取環(huán)氧樹脂E44 100g、增韌劑羧基液態(tài)丁腈橡膠10g、阻燃劑氫氧 化鋁30g、填料氣相二氧化硅100g、脫泡劑SAG47 O.Olg和無(wú)機(jī)顏料二氧化鈦5g，攪拌均勻， 然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到A組分；
[0044] (2)制備B組分:B組分的制備與實(shí)施例一中B組分的制備方法一致；
[0045] (3)打?。合葘組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化;重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全；
[0046] (4)后固化:模型打印完全后，放入120°C烘箱中進(jìn)行后固化。
[0047] 實(shí)施例三：
[0048] (1)制備A組分:取環(huán)氧樹脂E51 100g、增韌劑羧基液態(tài)丁腈橡膠10g、阻燃劑氫氧 化鎂30g、填料氣相二氧化硅100g、脫泡劑SAG47 0.01 g、無(wú)機(jī)顏料二氧化鈦5g和固化促進(jìn)劑 DMP-30 lg，攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到A組分；
[0049] (2)制備B組分:取胺類固化劑T31 10g、脫泡劑SAG47 O.OOlg、和固化促進(jìn)劑DMP- 30 lg，攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到B組分；
[0050] (3)打?。合葘組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化;重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全；
[0051] (4)后固化:模型打印完全后，放入120°C烘箱中進(jìn)行后固化。
[0052] 實(shí)施例四：
[0053] (1)制備A組分:取環(huán)氧樹脂E51 100g、增韌劑羧基液態(tài)丁腈橡膠10g、阻燃劑氫氧 化鋁40g、填料氣相二氧化硅100g、脫泡劑SAG47 O.Olg和無(wú)機(jī)顏料二氧化鈦5g，攪拌均勻， 然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到A組分；
[0054] (2)制備B組分：取固化劑聚硫醇50g、脫泡劑SAG47 0.00lg和固化促進(jìn)劑DMP-30 lg攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到B組分；
[0055] (3)打?。合葘組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化;重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全；
[0056] (4)后固化:模型打印完全后，放入120°C烘箱中進(jìn)行后固化。
[0057] 實(shí)施例五：
[0058] (1)制備A組分：取聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂E51 100g、增韌劑羧基液態(tài)丁腈橡膠 l〇g、阻燃劑氫氧化鋁40g、填料氣相二氧化硅100g、脫泡劑SAG47 O.Olg、無(wú)機(jī)顏料二氧化鈦 5g和固化促進(jìn)劑DMP-30 lg攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到A組 分；
[0059] (2)制備B組分:B組分的制備與實(shí)施例四中的B組分制備方法一致；
[0060] (3)打印：先將A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化;重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全；
[0061] (4)后固化:模型打印完全后，放入120°C烘箱中進(jìn)行后固化。
[0062] 實(shí)施例六：
[0063] (1)制備A組分：取聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂E51 100g、增韌劑羧基液態(tài)丁腈橡膠 l〇g、阻燃劑氫氧化鋁40g、填料氣相二氧化硅3g、脫泡劑SAG47 O.Olg、無(wú)機(jī)顏料二氧化鈦5g 和固化促進(jìn)劑DMP-30 lg，攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到A組 分；
[0064] (2)制備B組分：取固化劑聚硫醇50g、脫泡劑SAG47 O.Olg和固化促進(jìn)劑DMP-30 lg，攪拌均勻，然后放入干燥器中抽真空脫泡;泡脫好后，即得到B組分；
[0065] (3)打印：先將A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，快速固化;重 復(fù)A組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全； [0066] (4)后固化:模型打印完全后，放入120°C烘箱中進(jìn)行后固化。
[0067]本發(fā)明中，A組分、B組分兩組分間隔分層打印完成后，采用中溫固化方式對(duì)打印模 型進(jìn)行后固化。所得的打印模型表面光滑，綜合性能優(yōu)良（包括力學(xué)性能、耐熱性能、阻燃性 能等）。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述3D打印材料由A組分和B組分 組成，A組分與B組分的質(zhì)量配比為1:1-20:1; 所述A組分包朽々n下席富!? hk A々盾姑?巧. 所述B組分由如下質(zhì)量比的原料組成： 固化劑 1-100份 脫泡劑 0.001-0.0 l份 固化促進(jìn)劑1-5份； 所述A組分中的增初劑為橡膠、蒙脫±、納米二氧化娃中的一種或兩種，所述A組分中的 阻燃劑為無(wú)機(jī)阻燃劑、憐系阻燃劑、含氮阻燃劑、憐-氮協(xié)同阻燃劑中的一種或多種，所述A 組分中的填料為碳酸巧、滑石粉、高嶺±、硫酸領(lǐng)、娃微粉、氣相二氧化娃、木粉、竹粉、粉煤 灰中的一種或多種;所述A組分中的顏料為有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料的中的一種。 所述B組分中的固化劑為胺類固化劑、聚硫醇，酪醒樹脂，咪挫和酸酢中的一種或兩種； 所述B組分中的填料為碳酸巧、滑石粉、高嶺±、硫酸領(lǐng)、娃微粉、氣相二氧化娃、木粉、竹粉、 粉煤灰中的一種或多種。2. 如權(quán)利要求1所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述A組分中 的無(wú)機(jī)阻燃劑為氨氧化侶、氨氧化儀中的一種。3. 如權(quán)利要求域2所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述B組分 中的胺類固化劑為乙二胺、乙締基=胺、聚酸胺、聚酷胺、雙氯胺中的一種。4. 如權(quán)利要求1所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述A組分由 如下質(zhì)量配比的原WA5. 如權(quán)利要求1所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述A組分由 如下質(zhì)量配比的原料組成：6. 如權(quán)利要求4或5所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述B組分 由如下質(zhì)量比的原料組成： 固化劑 7-50份 脫泡劑 0.001-0.0 l份 固化促進(jìn)劑1份。7. 如權(quán)利要求4所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述A組分由 如下質(zhì)量配比的原料組成：8. 如權(quán)利要求5所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料，其特征在于:所述A組分由 如下質(zhì)量配比的原料組成：9. 如權(quán)利要求1所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料的打印方法，其特征在于:包 括如下步驟： (1) A組分制備:將環(huán)氧樹脂、增初劑、阻燃劑、脫泡劑、填料、顏料按照質(zhì)量配比，混合后 作為A組分； (2) B組分制備：將固化劑、脫泡劑、填料和固化促進(jìn)劑按照質(zhì)量配比，混合后作為B組 分； (3) 打?。合葘組分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，固化成型；重復(fù)A組 分薄層打印，B組分采用噴霧沉積到A組分的表層，循環(huán)打印，直至模型打印完全。 (4) 后固化:模型打印完全后，進(jìn)行加熱后固化。10. 如權(quán)利要求9所述的一種熱固性非光固化的3D打印材料的打印方法，其特征在于： 所述3D打印材料所采用的打印機(jī)是一種改良型雙噴頭FDM打印機(jī)。
【文檔編號(hào)】C08K3/36GK105907043SQ201610231784
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月9日
【發(fā)明人】余若冰
【申請(qǐng)人】余若冰