[发明专利]一种改进的制备三维立体结构的直写成型方法

摘要

本发明公开了一种改进的制备三维立体结构的直写成型方法，该方法是以水性溶剂、温敏聚合物或温敏分散剂及粉体材料等通过球磨制备得到具有低温流动性好，而高温成型性好的温敏悬浮液，再以这种温敏悬浮液通过直写成型制备坯体，进一步热处理或排胶烧结得到三维结构；该方法选择的温敏悬浮液，其温变性能与粉体材料的种类无关，可选择各种有机或无机材料通过直写成型制备三维结构，该温变悬浮液克服了以往悬浮液在直写成型过程中容易发生堵针嘴的弊端；同时该方法可以根据设计制备出结构精准、大尺度的三维结构，并且通过对不同粉体材料及不同孔径针嘴的选择可实现分米级、厘米级、毫米级、微米级或纳米级的三维结构的制备。

主权项

一种改进的制备三维立体结构的直写成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备温敏悬浮液在0～40℃的温度条件下，将由水性溶剂、温敏性分散剂和粉体材料组成的原料或者由分散剂、温敏性聚合物、粉体材料和水性溶剂组成的原料，通过球磨分散，制得温敏悬浮液；所述温敏悬浮液中粉体材料的固含量为0.01％～99％，温敏性分散剂或温敏性聚合物的质量为粉体材料质量的0.001％～1000％；所述的温敏性分散剂是由温敏性单体接枝在分散性单体均聚聚合物主链上制得的接枝共聚合物，或者是由温敏性单体和分散性单体通过嵌段共聚制得的嵌段共聚物，所述的温敏性单体和分散性单体的摩尔比为1～100:1～100；所述的温敏性分散剂为嵌段共聚物时，分散性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、乙烯基苯磺酸、乙烯亚胺中的一种或几种；所述的温敏性分散剂为接枝共聚物时，分散性单体为主链含有活性基团的聚丙烯酸类聚合物大单体、聚甲基丙烯酸类聚合物大单体、聚马来酸类聚合物大单体、聚乙烯基苯磺酸类聚合物大单体、聚乙烯亚胺类聚合物大单体、聚乙二醇类聚合物大单体中的一种或几种；所述的温敏性单体为含有活性端基的聚氧化乙烯单甲醚大单体、聚异丙基丙烯酰胺大单体、水溶性纤维素大单体中一种或几种；所述的温敏性聚合物为甲基纤维素、乙基纤维素、聚异丙基丙烯酰胺、聚氧化乙烯单甲醚、聚丙烯酸‑聚异丙基丙烯酰胺接枝或嵌段共聚物、聚丙烯酸‑聚氧化乙烯单甲醚接枝或嵌段共聚物、聚甲基丙烯酸‑聚异丙基丙烯酰胺接枝或嵌段共聚物、聚马来酸‑聚氧化乙烯单甲醚接枝或嵌段共聚物中的一种或几种；步骤2：预处理对步骤1所得温敏悬浮液在0～40℃温度下进行过滤和除泡处理；步骤3：直写成型通过计算机建立需要制备的三维立体结构的模型，并在计算机中设置程序自动控制安装在Z轴上的由针筒和针嘴组成的悬浮液输送装置的操作和安装在X‑Y轴上的运动平台的移动；将步骤2预处理后的温敏悬浮液注入温度为0～40℃的针筒中，温敏悬浮液从针嘴挤出线型流体，均匀沉积在预热温度＞40℃，且≤100℃的运动平台上固化成型，得到二维薄层结构，将悬浮液输送装置沿Z轴向上移动所需距离，制备下一层二维薄层结构，逐步叠加成型，得到所需要的三维立体结构坯体；步骤4：成型将步骤3得到的三维立体结构坯体置于湿度为20％～90％，温度低于100℃的条件下进行干燥，再依据选择的粉体材料进行热处理，或者进行排胶和烧结，得到三维立体结构。