[发明专利]一种含石墨烯的光固化色浆的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于色浆材料领域，具体涉及一种含石墨烯的光敏树脂混合物及其制备方法，可用于3D打印。

背景技术

使用光敏树脂作为打印材料的3D打印技术主要有：立体光刻快速成型(Stereolithography，SLA)、DLP投影式三维打印工艺(Digital Light Processing，DLP)和超薄层厚光敏树脂喷射成型技术(Connex500系统，Objet Geometries公司)。其打印过程是将三维模型在电脑中确定好，然后交付3D打印机，打印过程采用紫外线照射液态光敏树脂，一层一层堆栈成型。

3D打印用的光敏树脂需要在3D打印机的曝光条件下快速固化，另外还需要满足打印机的打印工艺，具有一定的流动性。这些是光敏树脂能够用于3D打印机的基本要求。目前，国内用于3D打印机的光敏树脂品种单一，颜色单调，以无色透明、淡黄色或者白色等浅色为主。

黑色光敏树脂主要采用含有炭黑的色浆，炭黑对紫外线的吸收集中在180～260nm范围，这个范围较宽，炭黑大量吸收和反射UV线，使光固化速度大大下降，难以满足3D打印的低功率曝光的要求。

石墨烯UV吸收峰集中在270nm，粒子较小，而且具有一定的力学改性效果，用石墨烯制备的黑色色浆为液态，能够方便的与3D打印光敏树脂共混，对光固化速度影响小，可以得到黑色的3D打印材料。

发明内容

本发明制备出含有石墨烯的黑色光固化色浆，并将其添加于3D打印树脂中，得到黑色的3D打印光敏树脂，色浆在3D打印光敏树脂中具有良好的分散性，不影响打印速度，同时对树脂有一定改性作用。

(1)石墨烯 0.5～10％

(2)光敏树脂 10～60％

(3)活性稀释剂 20～70％

(4)光引发剂 1～12％

(5)助剂 0.2～3％

所述(2)光敏树脂由聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧树脂中的一种或者几种的混合物构成；

所述(3)活性稀释剂由二缩三丙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中的一种或者几种的混合物。

所述(4)光引发剂为苯乙酮衍生物、芳香酮类、三芳基六氟磷酸硫鎓盐、三芳基硫鎓六氟锑酸盐、Ciba Irgacure 784中的一种或几种的混合物。所述苯乙酮衍生物为1-羟基环己基苯乙酮、α，α-二甲基-α-羟基苯乙酮、对异丙基苯基-2-羟基二甲基丙酮-1；所述芳香酮类为二苯甲酮、氯化二苯甲酮、丙烯酸酯化二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、2-氯化硫杂蒽酮、异丙基硫杂蒽酮、二甲基硫杂蒽酮、二乙基硫杂蒽酮、二氯硫杂蒽酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

所述(5)助剂由分散剂、消泡剂和流平剂中的一种或者几种组成。

该含有石墨烯的黑色光固化色浆，其特征在于制备过程不需要使用溶剂，石墨烯直接在活性稀释剂或光敏树脂中剪切分散，其步骤如下：

将石墨烯直接加入活性稀释剂中，在0～10℃、200～500rpm转速条件下混合搅拌20～30min，然后加入分散剂，用带有转子-定子装置的高速乳化机，在3000～20000rpm转速下高速剪切5～60min，停止高速剪切。加入光敏树脂和消泡剂，200～500rpm混合搅拌5～30min，用配有锯齿形分散盘的高速分散机，在1000～8000rpm转速下，剪切10～30min。最后加入光引发剂，200～500rpm混合5～20min，得到黑色色浆。

添加了石墨烯黑色色浆的3D打印光敏树脂拉伸强度和模量明显上升，弯曲强度和模量下降，固化收缩率明显下降。

具体实施方式：

实施例1：一种含有石墨烯的黑色光固化色浆及其制备方法