[发明专利]一种丙烯酸酯类微球改性材料及其制备方法与其在3D打印中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种丙烯酸酯类微球改性材料及其制备方法与其在3D打印中的应用。

背景技术

3D打印技术是以模型文件为基础，运用粉末状或树脂基可黏合材料通过逐层打印的方式构造实体的快速构建技术。常见的用于3D打印的粉末材料均为尼龙粉末，其是由尼龙树脂直接粉碎或溶解于有机溶剂后结晶析出的方法制备的，其制备工艺复杂且有一定的危害性，所制得的3D打印材料均一性差且无突出的性能优点，用其打印的制品的强度低、韧性差。

聚合物微球材料作为功能性高分子材料，在分析化学、生物化学及其他高新技术领域中有着广泛的用途。其中丙烯酸酯类微球是一种利用乳液聚合方法制得的具有核壳结构的纳米级别微球材料，其是一种可与高分子材料熔融共混，可显著改善材料韧性和光稳定性的核壳结构丙烯酸酯类微球，应用于3D打印的产品韧性和光稳定性优异，同时对于3D打印的普及有指导意义。本发明所采用的丙烯酸酯类微球制备方法见专利CN 102199243。

发明内容

本发明提供了一种丙烯酸酯类微球改性材料及其制备方法与其在3D打印中的应用。本发明的丙烯酸酯类微球改性材料稳定性好，具有优异的力学性能和光稳定性，同时制备工艺简单、环保无污染，可直接应用于3D打印。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种丙烯酸酯类微球改性材料，由以下组分按重量份制备而成：

丙烯酸酯类微球100份，

光稳剂0.1～15份，

消泡剂0.1～15份，

流平剂0.1～15份，

抗氧剂0.1～10份。

所述的丙烯酸酯类微球包括2-乙基乙基丙烯酸酯微球、丙烯酸异辛酯微球、甲基丙烯酸-2-乙基乙酯微球或甲基丙烯酸酯微球，其粒径为50-100nm。

所述的光稳剂为2,4-二羧基二苯甲酮、氯化苯并三唑和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种。

所述的消泡剂为二甲基聚硅氧烷、环氧乙烷环氧丙烷共聚醚和聚醚硅氧烷中的至少一种。

所述的流平剂为有机硅-环氧乙烷共聚物、有机硅-环氧丙烷共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

所述的抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯或N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一种。

本发明中所采用的丙烯酸酯类微球是按照中国专利CN102199243（公开日为2011.9.28）中所公开的通过半连续加料方式的种子乳液聚合方法与组份制备的，在此不累述。

本发明的第二个发明目的是提供一种上述丙烯酸酯类微球改性材料的制备方法，按重量份，在容器陆续中加入丙烯酸酯类微球100份、光稳剂0.1～15份、消泡剂0.1～15份、流平剂0.1～15份和抗氧剂0.1～10份，然后在30℃～80℃条件下高速搅拌10min～30min至其分散均匀，得丙烯酸酯类微球改性材料。

本发明的第三个发明目的是提供上述丙烯酸酯类微球改性材料在3D打印中的应用，即在3D打印设备上将丙烯酸酯类微球改性材料制备成制件，其工艺参数为：光源功率8～15W，扫描速度1000mm/s～3000mm/s，烧结厚度为0.05mm～0.15mm。

本发明的有益效果有：

1、本发明在丙烯酸酯类微球中加入光稳剂、消泡剂、流平剂和抗氧剂对其进行改性，提高材料的力学性能和光稳定性；

2、本发明丙烯酸酯类微球改性材料的制备工艺简单、环保无污染；

3、丙烯酸酯类微球改性材料可直接经3D打印设备制备为结构复杂的制件，能显著改善打印制件的韧性和光稳定性。根据ASTM D256和ASTM G154检测打印制件的冲击强度和光稳定性，采用本发明的丙烯酸酯类微球改性材料3D打印的打印制件的冲击强度最大为19 kJ·m²，色差最小为2.7，较单纯的尼龙粉末材料和ABS（聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）粉末材料相比分别提高90%、46%和138%、52%。

具体实施方法

下面结合具体实例对本发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。如无特别说明，各实例中所述份数均为重量份。

本发明的具体实施例如下：

实施例1

（1）按以下比例配备原料：

2-乙基乙基丙烯酸酯微球100份，