一種丙烯酸酯類微球改性材料及其制備方法與其在3d打印中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種丙烯酸酯類微球改性材料及其制備方法與其在3D打印中的應(yīng)用，丙烯酸酯類微球改性材料是由丙烯酸酯類微球100份、光穩(wěn)劑0.1～15份、消泡劑0.1～15份、流平劑0.1～15份、抗氧劑0.1～10份制備而成。本發(fā)明制備的丙烯酸酯類微球改性材料的穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和光穩(wěn)定性，同時(shí)制備工藝簡單、環(huán)保無污染，可直接應(yīng)用于3D打印，并能提高打印制件的韌性和光穩(wěn)定性。
【專利說明】一種丙烯酸酯類微球改性材料及其制備方法與其在3D打印中的應(yīng)用
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及高分子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種丙烯酸酯類微球改性材料及其制備方法與其在3D打印中的應(yīng)用。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]3D打印技術(shù)是以模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀或樹脂基可黏合材料通過逐層打印的方式構(gòu)造實(shí)體的快速構(gòu)建技術(shù)。常見的用于3D打印的粉末材料均為尼龍粉末，其是由尼龍樹脂直接粉碎或溶解于有機(jī)溶劑后結(jié)晶析出的方法制備的，其制備工藝復(fù)雜且有一定的危害性，所制得的3D打印材料均一性差且無突出的性能優(yōu)點(diǎn)，用其打印的制品的強(qiáng)度低、
韌性差。
[0005]聚合物微球材料作為功能性高分子材料，在分析化學(xué)、生物化學(xué)及其他高新【技術(shù)領(lǐng)域】中有著廣泛的用途。其中丙烯酸酯類微球是一種利用乳液聚合方法制得的具有核殼結(jié)構(gòu)的納米級(jí)別微球材料，其是一種可與高分子材料熔融共混，可顯著改善材料韌性和光穩(wěn)定性的核殼結(jié)構(gòu)丙烯酸酯類微球，應(yīng)用于3D打印的產(chǎn)品韌性和光穩(wěn)定性優(yōu)異，同時(shí)對于3D打印的普及有指導(dǎo)意義。本發(fā)明所采用的丙烯酸酯類微球制備方法見專利CN 102199243。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種丙烯酸酯類微球改性材料及其制備方法與其在3D打印中的應(yīng)用。本發(fā)明的丙烯酸酯類微球改性材料穩(wěn)定性好，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和光穩(wěn)定性，同時(shí)制備工藝簡單、環(huán)保無污染，可直接應(yīng)用于3D打印。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種丙烯酸酯類微球改性材料，由以下組分按重量份制備而成:
丙烯酸酯類微球100份，
光穩(wěn)劑0.1~15份，
消泡劑0.1~15份，
流平劑0.1~15份，
抗氧劑0.1~10份。
[0009]所述的丙烯酸酯類微球包括2-乙基乙基丙烯酸酯微球、丙烯酸異辛酯微球、甲基丙烯酸-2-乙基乙酯微球或甲基丙烯酸酯微球，其粒徑為50-100nm。
[0010]所述的光穩(wěn)劑為2，4- 二羧基二苯甲酮、氯化苯并三唑和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一種。[0011]所述的消泡劑為二甲基聚硅氧烷、環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚和聚醚硅氧烷中的至少一種。
[0012]所述的流平劑為有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物、有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一種。
[0013]所述的抗氧劑為四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯或N，N’-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺中的至少一種。
[0014]本發(fā)明中所采用的丙烯酸酯類微球是按照中國專利CN102199243 (
【公開日】為2011.9.28)中所公開的通過半連續(xù)加料方式的種子乳液聚合方法與組份制備的，在此不累述。
[0015]本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的是提供一種上述丙烯酸酯類微球改性材料的制備方法，按重量份，在容器陸續(xù)中加入丙烯酸酯類微球100份、光穩(wěn)劑0.1~15份、消泡劑0.1~15份、流平劑0.1~15份和抗氧劑0.1~10份，然后在30°C~80°C條件下高速攪拌IOmin~30min至其分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料。
[0016]本發(fā)明的第三個(gè)發(fā)明目的是提供上述丙烯酸酯類微球改性材料在3D打印中的應(yīng)用，即在3D打印設(shè)備上將丙烯酸酯類微球改性材料制備成制件，其工藝參數(shù)為:光源功率8~15W,掃描速度1000mm/s~3000mm/s,燒結(jié)厚度為0.05mm~0.15mm。
[0017]本發(fā)明的有益效果有:
1、本發(fā)明在丙烯酸酯類微球中加入光穩(wěn)劑、消泡劑、流平劑和抗氧劑對其進(jìn)行改性，提高材料的力學(xué)性能和光穩(wěn)定性；
2、本發(fā)明丙烯酸酯類微球改性材料的制備工`藝簡單、環(huán)保無污染；
3、丙烯酸酯類微球改性材料可直接經(jīng)3D打印設(shè)備制備為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制件，能顯著改善打印制件的韌性和光穩(wěn)定性。根據(jù)ASTM D256和ASTM G154檢測打印制件的沖擊強(qiáng)度和光穩(wěn)定性，采用本發(fā)明的丙烯酸酯類微球改性材料3D打印的打印制件的沖擊強(qiáng)度最大為19 kj*m2，色差最小為2.7，較單純的尼龍粉末材料和ABS (聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)粉末材料相比分別提高90%、46%和138%、52%。
[0018]具體實(shí)施方法
下面結(jié)合具體實(shí)例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但所述實(shí)施例并非是對本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡單變化或等同替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。如無特別說明，各實(shí)例中所述份數(shù)均為重量份。
[0019]本發(fā)明的具體實(shí)施例如下:
實(shí)施例1
(I)按以下比例配備原料:
2-乙基乙基丙烯酸酯微球100份，
光穩(wěn)劑2，4- 二羧基二苯甲酮1份，
光穩(wěn)劑氯化苯并三唑1份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷1份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚1份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物1份，流平劑聚二甲基硅氧烷1份，
抗氧劑四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯1份，
抗氧劑三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯1份。
[0020](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在30°C條件下高速攪拌IOmin至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述丙烯酸酯類微球改性材料在光源功率8W，掃描速度1000mm/s，燒結(jié)厚度為0.05mm，制備為所需制件。
[0021]實(shí)施例2
(I)按以下比例配備原料:
2-乙基乙基丙烯酸酯微球100份，
光穩(wěn)劑2，4- 二羧基二苯甲酮0.1份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷0.1份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0.1份，
抗氧劑四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.1份。
[0022](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在50°C條件下高速攪拌IOmin至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；`
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率8W，掃描速度1000mm/s,燒結(jié)厚度為 0.05mm。
[0023]實(shí)施例3
(I)按以下比例配備原料:
2-乙基乙基丙烯酸酯微球100份，
光穩(wěn)劑2，4-二羧基二苯甲酮2份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷3份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物4份，
抗氧劑四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯0.5份。
[0024](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在60°C條件下高速攪拌IOmin至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率8W，掃描速度1000mm/s,燒結(jié)厚度為 0.05mm。
[0025]實(shí)施例4
(I)按以下比例配備原料:
丙烯酸異辛酯微球100份，
光穩(wěn)劑2，4-二羧基二苯甲酮3份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷4份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物5份，
抗氧劑四(3，5- 二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯1份。
[0026](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在60°C條件下高速攪拌20min至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率10W，掃描速度2000mm/s,燒結(jié)厚度為0.1mm。
[0027]實(shí)施例5
(I)按以下比例配備原料:
丙烯酸異辛酯微球100份，
光穩(wěn)劑氯化苯并三唑4份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚5份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物6份，
抗氧劑三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯1.5份。
[0028](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在70°C條件下高速攪拌20min至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率10W，掃描速度2000mm/s,燒結(jié)厚度為0.1mm。
[0029]實(shí)施例6
(I)按以下比例配備原料:
丙烯酸異辛酯微球100份，
光穩(wěn)劑氯化苯并三唑5份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚6份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物7份，
抗氧劑三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯2份。
[0030](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在70°C條件下高速攪拌20min至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率10W，掃描速度2000mm/s,燒結(jié)厚度為0.1mm。
[0031]實(shí)施例7
(I)按以下比例配備原料:
甲基丙烯酸-2-乙基乙酯微球100份，
光穩(wěn)劑氯化苯并三唑6份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚7份，
流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物8份，
抗氧劑三(2，4- 二叔丁基)亞磷酸苯酯2.5份。
[0032](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在80°C條件下高速攪拌30min至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率12W，掃描速度3000mm/s,燒結(jié)厚度為 0.15mm。
[0033]實(shí)施例8
(I)按以下比例配備原料:
甲基丙烯酸-2-乙基乙酯微球100份，
光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮7份，
消泡劑聚醚硅氧烷8份，流平劑聚二甲基硅氧烷9份，
抗氧劑N，N’ -雙-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺3份。
[0034](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在80°C條件下高速攪拌30min至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率12W，掃描速度3000mm/s,燒結(jié)厚度為 0.15mm。
[0035]實(shí)施例9
(I)按以下比例配備原料:
甲基丙烯酸酯微球100份，
光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮8份，
消泡劑聚醚硅氧烷9份，
流平劑聚二甲基硅氧烷10份，
抗氧劑N，N’ -雙-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺4份。
[0036](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在80°C條件下高速攪拌30min至分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率15W，掃描速度3000mm/s,燒結(jié)厚度為 0.15mm。
`[0037]實(shí)施例10
(I)按以下比例配備原料:
甲基丙烯酸酯微球100份，
光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮15份，
消泡劑聚醚硅氧烷15份，
流平劑聚二甲基硅氧烷15份，
抗氧劑N，N’ -雙-(3- (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺10份，得丙烯酸酯類微球改性材料。
[0038](2)在容器陸續(xù)中加入上述原料，在80°C條件下高速攪拌30min至分散均勻；
(3)在3D打印設(shè)備上將上述材料制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率15W，掃描速度
3000mm/s,燒結(jié)厚度為 0.15mm。
[0039]對照實(shí)施例1
直接將尼龍6粉末材料在3D打印設(shè)備上制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率12W，掃描速度2000mm/s，燒結(jié)厚度為0.10mm，制備為所需制件。
[0040]對照實(shí)施例2
直接將ABS粉末材料在3D打印設(shè)備上制備為制件，工藝參數(shù)為:光源功率12W，掃描速度2000mm/s，燒結(jié)厚度為0.10mm，制備為所需制件。
[0041]將上述實(shí)施例1-9與對比例1-2經(jīng)3D打印設(shè)備制備的打印制件在23°C、50%濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTM D256和ASTM G154檢測沖擊強(qiáng)度和光穩(wěn)定性(200h色差)，其具體數(shù)據(jù)見表一所示:
表一:打印制件的沖擊強(qiáng)度和光穩(wěn)定性
【權(quán)利要求】
1.一種丙烯酸酯類微球改性材料，其特征在于:由以下組分按重量份制備而成: 丙烯酸酯類微球100份， 光穩(wěn)劑0.1~15份， 消泡劑0.1~15份， 流平劑0.1~15份， 抗氧劑0.1~10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸酯類微球改性材料，其特征在于:所述的丙烯酸酯類微球包括2-乙基乙基丙烯酸酯微球、丙烯酸異辛酯微球、甲基丙烯酸-2-乙基乙酯微球或甲基丙烯酸酯微球，其粒徑為50-100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸酯類微球改性材料，其特征在于:所述的光穩(wěn)劑為2，4- 二羧基二苯甲酮、氯化苯并三唑和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸酯類微球改性材料，其特征在于:所述的消泡劑為二甲基聚硅氧烷、環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚和聚醚硅氧烷中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸酯類微球改性材料，其特征在于:所述的流平劑為有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物、有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丙烯酸酯類微球改性材料，其特征在于:所述的抗氧劑為四(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基)亞磷酸苯酯或N, N’-雙-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺中的至少一種。
7.—種如權(quán)利要求1所述的丙烯酸酯類微球改性材料的制備方法，其特征在于:按重量份，在容器陸續(xù)中加入丙烯酸酯類微球100份、光穩(wěn)劑0.1~15份、消泡劑0.1~15份、流平劑0.1~15份和抗氧劑0.1~10份，然后在30°C~80°C條件下高速攪拌IOmin~30min至其分散均勻，得丙烯酸酯類微球改性材料。
8.如權(quán)利要求1所述的丙烯酸酯類微球改性材料在3D打印中的應(yīng)用，其特征在于:在3D打印設(shè)備上將丙烯酸酯類微球改性材料制備成制件，其工藝參數(shù)為:光源功率8~15W，掃描速度10OOmm/s~3000mm/s,燒結(jié)厚度為0.05mm~0.15mm。
【文檔編號(hào)】C08L83/04GK103772870SQ201410006268
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】楊桂生, 李梟 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司