本發(fā)明屬于粘結(jié)劑領(lǐng)域，具體涉及一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
3d打印被譽(yù)為顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)的又一次工業(yè)革命。它的成型過程是：先由軟件設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型，然后根據(jù)工藝要求，將其按一定的厚度進(jìn)行分層，把原來的三維電子模型變成二維平面信息，再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，輸入加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼：在微機(jī)控制下，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式有序地連續(xù)加工出每個(gè)薄層并使它們自動(dòng)粘接成型。隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，材料成為限制3d打印技術(shù)未來走向的關(guān)鍵因素之一，在某種程度上，材料的發(fā)展決定著3d打印能否有更廣泛的應(yīng)用。目前，3d打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、細(xì)胞生物原料、木質(zhì)材料以及砂糖等食品材料也在3d打印領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
眾多3d打印材料的開發(fā)和使用，不僅拓展了3d打印技術(shù)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也促使更多的輔助材料的開發(fā)和生產(chǎn)，如：粘合劑。粘合劑作為3d打印技術(shù)中最重要的輔助材料之一，需要具有粘結(jié)強(qiáng)度高、固化速度快、環(huán)保、使用方便等要求。隨著越來越多的粉末材料用于3d打印，粉末材料具備的性能和特點(diǎn)造成目前的粘合劑大部分不能用于粉末材料的3d打印成型，而且隨著3d打印技術(shù)在日常生活中的普及和應(yīng)用，成型條件和環(huán)保問題成為新的制約因素，因而發(fā)明一種使用條件簡(jiǎn)單、健康環(huán)保、粘結(jié)強(qiáng)度高、固化速度快的粘合劑對(duì)3d打印廣泛應(yīng)用于生活的具有重要意義。
高速光固化成型技術(shù)近幾年在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，特別是3d打印技術(shù)，其主要通過逐層增加材料來制造三維制品的一種所謂增材成型技術(shù)，具有能耗小、成本低、成形精度高等特點(diǎn)，能夠打印傳統(tǒng)加工方式無法加工的任意構(gòu)造復(fù)雜的零件。紫外光固化粘合劑是一種具有固化迅速、綠色環(huán)保、粘接力強(qiáng)、固化時(shí)無熱效應(yīng)和適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)的粘合劑。其原理是利用光引發(fā)劑在紫外光照射下，引發(fā)不飽和有機(jī)單體進(jìn)行聚合、接枝、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)達(dá)到迅速固化的一類粘合劑。由于具有固化時(shí)間短、能量利用率高、固化溫度低、不污染環(huán)境等特點(diǎn)，所以它一出現(xiàn)便受到了人們的廣泛關(guān)注。但是傳統(tǒng)的紫外光固化粘合劑在具體的應(yīng)用過程中還是存在一些缺陷，比如：由于光固化粘合劑固化速度特別快，且固化過程中產(chǎn)生較大的收縮力，在剛性材料的粘結(jié)過程中，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而造成粘結(jié)強(qiáng)度大幅度下降；另外在某些場(chǎng)所粘結(jié)部分有可能存在陰影，紫外光不能通過或者只能部分透過，造成這些部位不能完全固化，相應(yīng)這些部位的粘接強(qiáng)度降低以及耐腐蝕和耐老化能力降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種使用條件簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、產(chǎn)品性能好，精度高，粘接強(qiáng)度高、成型速度快的3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，所述粘合劑為樹脂粘合劑，用于3d打印粉末材料的快速成型，在紫外光照射下快速固化，與粉末顆粒粘連形成整體，無需后處理，其各組分按重量份計(jì)為：
丙烯酸酯30-50份、光引發(fā)劑1-5份、增韌劑3-5份、填充劑5-15份、偶聯(lián)劑1-3份、穩(wěn)定劑0.5-2份、稀釋劑余量。
具體地，所述的丙烯酸酯為亞克力型丙烯酸酯與雙酚a型環(huán)氧丙烯酸酯按質(zhì)量比(3-5)：1組成。
具體地，所述的光引發(fā)劑為2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-2-羥基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮、1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮中的一種或幾種。
具體地，所述的增韌劑為聚硫橡膠、羧基液體丁腈橡膠、聚乙烯醇叔丁醛中的一種。
具體地，所述的稀釋劑為苯乙烯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲基甲酰胺中的一種。
具體地，所述的填充劑為碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、硫酸鋇中的一種或幾種。
具體地，所述的偶聯(lián)劑為異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種。
具體地，所述的穩(wěn)定劑為對(duì)苯二酚、對(duì)叔丁基鄰苯二酚、對(duì)苯醌和氫醌中的一種。
具體地，所述的粉末為金屬粉末、陶瓷粉末中的一種。
進(jìn)一步，所述的3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的稀釋劑與丙烯酸酯、增韌劑、填充劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的稀釋劑用來混溶光引發(fā)劑，待光引發(fā)劑混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
上述方法制備的粘合劑可以直接用于粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計(jì)好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機(jī)；3)將本發(fā)明粘結(jié)劑和需要使用的3d打印用粉末材料分別加入到3d打印機(jī)的料槽中；4)啟動(dòng)3d打印機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)字模型進(jìn)行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘合劑，形成一層粉末一層粘合劑的交替結(jié)構(gòu)，同時(shí)用紫外光進(jìn)行照射，粘合劑在紫外光的照射下快速固化將上下兩層的粉末粘結(jié)成為一個(gè)整體，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的產(chǎn)品初胚；5)將得到的產(chǎn)品初胚進(jìn)行打磨拋光處理，得到產(chǎn)品。
本發(fā)明具有的有益效果：
(1)本發(fā)明制備的粘合劑使用條件簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、產(chǎn)品性能好，精度高，粘結(jié)速度快，選用的樹脂在固化時(shí)無熱效應(yīng)，固化過程中產(chǎn)生較小的收縮力，粘接力強(qiáng)，適用于陶瓷粉末和金屬粉末的3d打印成型。
(2)本發(fā)明原料獲取范圍廣泛，制備方法簡(jiǎn)單易行，成本低，有利于市場(chǎng)化的推廣。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1
一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，其各組分按重量份計(jì)為：
丙烯酸酯40份、2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮3份、聚硫橡膠3份、碳酸鈣5份、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯1份、對(duì)苯二酚1份、苯乙烯余量，
所述的丙烯酸酯為亞克力型丙烯酸酯與雙酚a型環(huán)氧丙烯酸酯按質(zhì)量比3：1組成。
所述的一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的苯乙烯與丙烯酸酯、聚硫橡膠、碳酸鈣、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、對(duì)苯二酚在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的苯乙烯用來混溶2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮，待2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
上述方法制備的粘合劑可以直接用于陶瓷粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計(jì)好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機(jī)；3)將本發(fā)明粘合劑和需要使用的3d打印用陶瓷粉末材料分別加入到3d打印機(jī)的料槽中；4)啟動(dòng)3d打印機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)字模型進(jìn)行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘合劑，形成一層陶瓷粉末一層粘合劑的交替結(jié)構(gòu)，同時(shí)用紫外光進(jìn)行照射，粘合劑在紫外光的照射下快速固化將上下兩層的陶瓷粉末粘結(jié)成為一個(gè)整體，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的產(chǎn)品初胚；5)將得到的產(chǎn)品初胚進(jìn)行打磨拋光處理，得到產(chǎn)品。
實(shí)施例2
一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，其各組分按重量份計(jì)為：
丙烯酸酯40份、2-甲基-2-羥基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮1份、羧基液體丁腈橡膠4份、二氧化硅10份、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯2份、對(duì)叔丁基鄰苯二酚0.5份、二甲苯余量，
所述的丙烯酸酯為亞克力型丙烯酸酯與雙酚a型環(huán)氧丙烯酸酯按質(zhì)量比4：1組成。
所述的一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的二甲苯與丙烯酸酯、羧基液體丁腈橡膠、二氧化硅、異丙基三(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、對(duì)叔丁基鄰苯二酚在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的二甲苯用來混溶2-甲基-2-羥基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮，待2-甲基-2-羥基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
上述方法制備的粘合劑可以直接用于陶瓷粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計(jì)好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機(jī)；3)將本發(fā)明粘合劑和需要使用的3d打印用陶瓷粉末材料分別加入到3d打印機(jī)的料槽中；4)啟動(dòng)3d打印機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)字模型進(jìn)行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘合劑，形成一層陶瓷粉末一層粘合劑的交替結(jié)構(gòu)，同時(shí)用紫外光進(jìn)行照射，粘合劑在紫外光的照射下快速固化將上下兩層的陶瓷粉末粘結(jié)成為一個(gè)整體，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的產(chǎn)品初胚；5)將得到的產(chǎn)品初胚進(jìn)行打磨拋光處理，得到產(chǎn)品。
實(shí)施例3
一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，其各組分按重量份計(jì)為：
丙烯酸酯50份、1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮5份、聚乙烯醇叔丁醛5份、氧化鋁15份、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯3份、對(duì)苯醌1.5份、醋酸乙酯余量，
所述的丙烯酸酯為亞克力型丙烯酸酯與雙酚a型環(huán)氧丙烯酸酯按質(zhì)量比4：1組成。
所述的一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的醋酸乙酯與丙烯酸酯、聚乙烯醇叔丁醛、氧化鋁、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、對(duì)苯醌在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的醋酸乙酯用來混溶1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮，待1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
上述方法制備的粘合劑可以直接用于金屬粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計(jì)好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機(jī)；3)將本發(fā)明粘合劑和需要使用的3d打印用金屬粉末材料分別加入到3d打印機(jī)的料槽中；4)啟動(dòng)3d打印機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)字模型進(jìn)行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘合劑，形成一層金屬粉末一層粘合劑的交替結(jié)構(gòu)，同時(shí)用紫外光進(jìn)行照射，粘合劑在紫外光的照射下快速固化將上下兩層的金屬粉末粘結(jié)成為一個(gè)整體，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的產(chǎn)品初胚；5)將得到的產(chǎn)品初胚進(jìn)行打磨拋光處理，得到產(chǎn)品。
實(shí)施例4
一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，其各組分按重量份計(jì)為：
丙烯酸酯35份、1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮3份、聚硫橡膠5份、二氧化鈦10份、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯3份、對(duì)苯醌1.5份、醋酸丁酯余量，
所述的丙烯酸酯為亞克力型丙烯酸酯與雙酚a型環(huán)氧丙烯酸酯按質(zhì)量比5：1組成。
所述的一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的醋酸丁酯與丙烯酸酯、聚硫橡膠、二氧化鈦、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、對(duì)苯醌在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的醋酸丁酯用來混溶1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮，待1-(4-(2-羥乙氧基)-苯基)-2-羥基-2-甲基-1-丙酮混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
上述方法制備的粘合劑可以直接用于金屬粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計(jì)好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機(jī)；3)將本發(fā)明粘合劑和需要使用的3d打印用金屬粉末材料分別加入到3d打印機(jī)的料槽中；4)啟動(dòng)3d打印機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)字模型進(jìn)行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘合劑，形成一層金屬粉末一層粘合劑的交替結(jié)構(gòu)，同時(shí)用紫外光進(jìn)行照射，粘合劑在紫外光的照射下快速固化將上下兩層的金屬粉末粘結(jié)成為一個(gè)整體，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的產(chǎn)品初胚；5)將得到的產(chǎn)品初胚進(jìn)行打磨拋光處理，得到產(chǎn)品。
實(shí)施例5
一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，其各組分按重量份計(jì)為：
丙烯酸酯45份、2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮5份、羧基液體丁腈橡膠4份、硫酸鋇15份、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯1份、對(duì)苯二酚2份、二甲基甲酰胺余量，
所述的丙烯酸酯為亞克力型丙烯酸酯與雙酚a型環(huán)氧丙烯酸酯按質(zhì)量比3：1組成。
所述的一種3d打印粉末用紫外光固化粘合劑，包括如下步驟：
(1)將上述配方比例中80％的二甲基甲酰胺與丙烯酸酯、羧基液體丁腈橡膠、硫酸鋇、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、對(duì)苯二酚在溫度為40-50℃下攪拌混合均勻；
(2)將剩下的20％的二甲基甲酰胺用來混溶2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮，待2-甲基-2-羥基-1-苯基-1-丙酮混溶均勻后與步驟(1)的溶液混合均勻，制得3d打印粉末用紫外光固化粘合劑。
上述方法制備的粘合劑可以直接用于金屬粉末材料的3d打印快速成型，成型步驟為：1)根據(jù)需要設(shè)計(jì)3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型；2)將設(shè)計(jì)好的3d打印三維立體結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入3d打印機(jī)；3)將本發(fā)明粘合劑和需要使用的3d打印用金屬粉末材料分別加入到3d打印機(jī)的料槽中；4)啟動(dòng)3d打印機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)字模型進(jìn)行打印，打印原理為先噴灑一層粉末，再噴灑一層粘合劑，形成一層金屬粉末一層粘合劑的交替結(jié)構(gòu)，同時(shí)用紫外光進(jìn)行照射，粘合劑在紫外光的照射下快速固化將上下兩層的金屬粉末粘結(jié)成為一個(gè)整體，這樣一層一層粘結(jié)起來形成所需要的產(chǎn)品初胚；5)將得到的產(chǎn)品初胚進(jìn)行打磨拋光處理，得到產(chǎn)品。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。