[发明专利]选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法

说明书

本发明提供一种选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法，其包括：准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树脂；准备包含阳离子单体、稀释剂和可光固化单体(B)的带正电荷基团的光敏树脂；将需要打印的模型导入数字光处理3D打印机中，根据模型的设计分别利用中性光敏树脂和带正电荷基团的光敏树脂打印和固化，得到模型；清洗得到的模型，去除未固化的单体；将功能材料分散在含有阴离子表面活性剂的溶液中，得到带负电荷的功能材料分散液；将模型浸入功能材料分散液中，经规定时间后取出。本发明的方法具有简便高效、低成本的特点，在3D打印电子器件的制备上有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及基于静电吸附的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法。

背景技术

增材制造(也称为3D打印)是指一组以逐层方式直接从计算机辅助设计(CAD)模型中制造三维物体的技术，几乎任何任意复杂的物体都可以以简单和低成本的方式生产。如今已经开发出许多3D打印技术，如熔融沉积(FDM)、选择激光熔融(SLM)、立体光固化成型(SLA)、数字光处理(DLP)，这些技术在金属零件、航空航天、生物医学工程、传感器和微电子等领域中有重大应用。其中数字光处理3D打印技术的基本原理是数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。DLP-3D打印较其他类型的3D打印技术有其独特的优势：没有移动光束，振动偏差小没有活动喷头，完全没有材料阻塞问题，没有加热部件，提高了电气安全性，打印准备时间短，节省能源，首次耗材添加量远少于其他设备，节省用户成本。

对于电子设备的3D打印，功能化的步骤必不可少，对于数字光处理3D打印模型的功能化，主要可以分为两种路线：一是将功能材料混入树脂原料中直接打印出模型，但是会有分散不均匀、打印质量不佳的缺点；二是利用原料打印出模型后再制备活性层，操作复杂、成本高且无法选择性地进行功能化。

因此，需要一种简单高效且成本低的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中存在的问题而完成的，其目的是提供一种简单高效且成本低的基于静电吸附的数字光处理3D打印模型选择性功能化的方法。

为了达到上述目的，发明人先配制中性光敏树脂和带正电荷基团的光敏树脂并分别装入数字光处理3D打印机的物料盒中，再将三维绘图软件绘制的模型导入数字光处理3D打印机，利用两种光敏树脂通过数字光处理3D打印机打印出模型，接着使用阴离子分散剂分散功能材料得到带负电荷的功能材料分散液，最后将所得的模型浸入分散液中，使功能材料通过静电吸附(正负电荷的吸附)结合至模型中由带正电荷基团的光敏树脂固化成型的部分，由此能够简便且高效地将数字光处理3D打印模型功能化，从而完成了本发明。

本发明的选择性功能化数字光处理3D打印模型的方法包括以下步骤：

准备包含可光固化单体(A)的中性光敏树脂；

准备包含阳离子单体、稀释剂和可光固化单体(B)的带正电荷基团的光敏树脂；

将需要打印的模型导入数字光处理3D打印机中，根据模型的设计分别利用上述中性光敏树脂和上述带正电荷基团的光敏树脂打印和固化，得到模型；

清洗得到的上述模型，去除未固化的单体；

将功能材料分散在含有阴离子表面活性剂的溶液中，得到带负电荷的功能材料分散液；

将上述模型浸入上述功能材料分散液中，经规定时间后取出。

在一些优选的实施方式中，上述可光固化单体(A)是选自聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。对于柔性器件，可光固化单体(A)更优选使用脂肪族单官能团丙烯酸酯，例如EBECRYL 113、EBECRYL 114。