本發(fā)明涉及材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可見光固化膠水及其制備方法。
背景技術(shù)：
增材制造(也稱三維打印)，即快速成型技術(shù)的一種，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末，液體膠或墨水，線材等材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造三維物體的技術(shù)。它能克服傳統(tǒng)機(jī)械加工無法實(shí)現(xiàn)的特殊結(jié)構(gòu)障礙，可以實(shí)現(xiàn)部件快速成型以及任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的生產(chǎn)制造?，F(xiàn)有增材制造的技術(shù)類型可分為以下三大類：FDM熔融擠出，光固化，SLM/SLS激光選擇性粉末燒結(jié)。
其中，現(xiàn)有的光固化技術(shù)主要包括SLA激光掃描光固化技術(shù)和DLP數(shù)字微鏡投影式光固化技術(shù)，它們涉及的光固化耗材為紫外光固化膠水和液體油墨，而這類型的光固化耗材一般需要DLP含紫外光投影(UVA波長320nm-400nm)光源和激光掃描SLA(355/405nm激光)。目前DLP數(shù)字微鏡技術(shù)為美國德州儀器公司壟斷，而SLA所用的激光器件和振鏡掃描技術(shù)也主要由國外大公司擁有。且DLP和SLA的三維打印技術(shù)對技術(shù)要求高，設(shè)備昂貴，耗材較貴。此外，通過上述技術(shù)打印的模型，后處理工序復(fù)雜，包括利用化學(xué)溶劑清洗模型表面，送進(jìn)紫外固化箱進(jìn)行長時(shí)間曝光后再固化處理等操作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種可見光固化膠水，該固化膠水在可見光的照射下能迅速固化，固化所需光能小，固化時(shí)間短。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種可見光固化膠水的制備方法，該制備方法簡單方便，安全性高，可操作性強(qiáng)。
本發(fā)明的第一個(gè)目的可以采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
上述各組分的重量百分比之和為100％。
優(yōu)選的，所述預(yù)聚物為聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物或者聚氨酯甲基丙烯酸酯預(yù)聚物。
更具體的，所述聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物可以優(yōu)選但不限定為以下試劑：氰特樹脂EBECRYL 8210，8402，230；帝斯曼DSM Agisyn U-25-20D，DSM-AGIUV NeoRad U-6282，DSM-AGI 230A2UV；沙多瑪樹脂SR 494；Rahn樹脂Genomer 1122，4269/M22，4302；巴斯夫Laromer RJ421，RJ4111；嵩達(dá)樹脂SD1117，SD1118。
優(yōu)選的，所述活性稀釋劑為甲基丙烯酸酯類活性稀釋劑或丙烯酸酯類活性稀釋劑；所述活性稀釋劑為單官能度或多官能度的活性稀釋劑。
進(jìn)一步的，所述活性稀釋劑為1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、四氫呋喃丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸十八酯中的其中一種或任意組合。
更具體的，所述聚乙二醇二丙烯酸酯為“聚乙二醇200/400/600二丙烯酸酯PEG200DA/PEG400DA/PEG600DA”；所述乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯為“9乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯EO9TMPTA”或“15乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯EO15TMPTA”。
優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑的響應(yīng)波長為400-760nm。所述光引發(fā)劑為甲基苯甲?；趸㈩?、硫雜蒽酮類、安息香醚類、氟化苯基鈦茂類、硫代叮啶酮-碘鎓鹽體系、樟腦醌類和四溴熒光黃中的其中一種或任意組合。
更具體的，所述光引發(fā)劑可以選自但不限定為1-羥基環(huán)己基苯甲酮或2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦。
優(yōu)選的，所述固化助劑為叔胺基丙烯酸稀釋劑和叔胺類助劑混合物、硫醇類活性稀釋劑和硫醇類助劑混合物、有機(jī)硅氧烷改性活性稀釋劑中的其中一種或任意組合。
具體的，所述固化助劑為三級胺助引發(fā)劑、季胺類丙烯酸酯、烷基硫醇、多官能度巰基脂類和有機(jī)硅氧烷改性活性稀釋劑中的其中一種或任意組合。其中，所述三級胺助引發(fā)劑包括N,N－二甲基氨基甲酸乙酯和N，N－二甲氨基苯甲酸異辛酯；所述季胺類丙烯酸酯包括N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酸二甲氨基乙酯；所述烷基硫醇包括叔十二烷基硫醇和1,10-癸燒二硫醇；所述多官能度巰基脂類包括二(硫醇基甘醇酸)-1,4-丁二酯；所述有機(jī)硅氧烷改性活性稀釋劑包括丙烯酸聚硅氧烷。另外，所述固化助劑也可以選自氰特樹脂Ebecryl 80。
本發(fā)明的另一個(gè)目的可以采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種可見光固化膠水的制備方法，包括以下步驟：
1)把配方量的活性稀釋劑分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑；
2)分別取第一活性稀釋劑、配方量的預(yù)聚物和配方量的顏料，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌至充分溶解，并混合均勻，得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，接著在真空條件下攪拌至充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，即得到所述可見光固化膠水。
優(yōu)選的，步驟1)中，所述第一活性稀釋劑為配方量活性稀釋劑的50-90％；所述第二活性稀釋劑為配方量活性稀釋劑的10-50％。
優(yōu)選的，步驟2)中，攪拌速度為100-1000r/min，攪拌時(shí)間為0.5-4h。
優(yōu)選的，步驟4)中，控制第二反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為25-60℃，真空度為(-0.08)—(-0.05)MPa，攪拌時(shí)間為2-6h。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明所提供的可見光固化膠水，適用于三維打印耗材，該可見光固化膠水僅需較弱的可見光(波長400nm-760nm)激發(fā)即可迅速固化，不需要紫外光(波長405nm以下)或激光等其他光源激勵(lì)，避免了紫外或激光產(chǎn)生的危險(xiǎn)性。
(2)本發(fā)明所提供的可見光固化膠水，得到的成型件精度高(誤差小于0.1mm)，表面無粘性殘余，表面質(zhì)量好，打印以后的模型無須有機(jī)溶劑清洗或使用紫外箱繼續(xù)照射；使用肥皂水或溫水即可清洗，使用日光照射或室內(nèi)照明燈光即可完成后固化處理，無需紫外固化箱等設(shè)備。
(3)本發(fā)明所提供的可見光固化膠水，固化所需光能小，在亮度為100cd/m2以上的數(shù)字顯像設(shè)備上即可固化，即任何數(shù)字顯示技術(shù)(包括任意投影儀，顯示器，移動(dòng)設(shè)備屏幕)都可作為固化光源，固化時(shí)間依據(jù)光源亮度進(jìn)行調(diào)整，但均可在100秒以內(nèi)完成。即該固化膠水對設(shè)備的數(shù)字光源系統(tǒng)要求低，能夠有效節(jié)省光源系統(tǒng)易耗件的更換成本，節(jié)省打印過程中光源系統(tǒng)的耗能，使得打印設(shè)備生產(chǎn)成本和研發(fā)技術(shù)要求更低。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合具體實(shí)施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
上述各組分的重量百分比之和為100％。
一種可見光固化膠水的制備方法，包括以下步驟：
1)把配方量的活性稀釋劑分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑；
2)分別取第一活性稀釋劑、配方量的預(yù)聚物和配方量的顏料，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌至充分溶解，并混合均勻，得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，接著在真空條件下攪拌至充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，即得到所述可見光固化膠水。
實(shí)施例1
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
依據(jù)上述組分，按照以下步驟獲取可見光固化膠水：
1)把配方量的活性稀釋劑分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑，它們分別占配方量活性稀釋劑的80％和20％；
2)分別取第一活性稀釋劑和配方量的預(yù)聚物，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，于500r/min的條件下攪拌1h，混合均勻后得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為25-60℃，抽真空至真空度為-0.08MPa，攪拌3h，至原料充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，避光密封包裝，即得到可見光固化膠水。
利用實(shí)施例1獲取的可見光固化膠水，三維打印成型后，物體表面硬度為肖氏80D，拉伸模量為45Mpa，斷裂伸長為8％；材料硬度較好，表面防刮擦能力強(qiáng)。
實(shí)施例2
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
依據(jù)上述組分，按照以下步驟獲取可見光固化膠水：
1)取配方量的兩種活性稀釋劑，混合均勻后，分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑，它們分別占活性稀釋劑總量的70％和30％；
2)分別取第一活性稀釋劑、配方量的預(yù)聚物和配方量的顏料，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，于300r/min的條件下攪拌1.5h，混合均勻后得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為25-60℃，抽真空至真空度為-0.07MPa，攪拌4h，至原料充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，避光密封包裝，即得到可見光固化膠水。
利用實(shí)施例2獲取的可見光固化膠水，三維打印成型后，表面硬度為肖氏為60D左右，拉伸模量為60Mpa，斷裂伸長為22％；材料韌性較好，抗沖擊能力強(qiáng)。
實(shí)施例3
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
依據(jù)上述組分，按照以下步驟獲取可見光固化膠水：
1)取配方量的兩種活性稀釋劑，混合均勻后，分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑，它們分別占活性稀釋劑總量的50％和50％；
2)分別取第一活性稀釋劑、配方量的預(yù)聚物和配方量的顏料，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，于800r/min的條件下攪拌0.8h，混合均勻后得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為25-60℃，抽真空至真空度為-0.05MPa，攪拌5h，至原料充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，避光密封包裝，即得到可見光固化膠水。
利用實(shí)施例3獲取的可見光固化膠水，三維打印成型后，表面硬度為肖氏30A，拉伸模量12Mpa，斷裂伸長>150％，材料彈性較好，柔性好，類橡膠材質(zhì)。
實(shí)施例4
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
依據(jù)上述組分，按照以下步驟獲取可見光固化膠水：
1)把配方量的活性稀釋劑分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑，它們分別占配方量活性稀釋劑的60％和40％；
2)分別取第一活性稀釋劑和配方量的預(yù)聚物，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，于200r/min的條件下攪拌2h，混合均勻后得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為25-60℃，抽真空至真空度為-0.08MPa，攪拌6h，至原料充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，避光密封包裝，即得到可見光固化膠水。
利用實(shí)施例4獲取的可見光固化膠水，三維打印成型后，表面硬度為肖氏80A，拉伸模量22Mpa，斷裂伸長15％。材料固化前粘度小，低于50cps；固化速度快，在2000cd/m2的LCD面板上，2.5-3.0秒即可固化0.05mm薄層。
實(shí)施例5
一種可見光固化膠水，包括按重量百分比計(jì)以下組分：
依據(jù)上述組分，按照以下步驟獲取可見光固化膠水：
1)取配方量的三種活性稀釋劑，混合均勻后，分為兩部分，分別記為第一活性稀釋劑和第二活性稀釋劑，它們分別占配方量活性稀釋劑的90％和10％；
2)分別取第一活性稀釋劑、配方量的預(yù)聚物和配方量的顏料，依次加入第一反應(yīng)釜內(nèi)，于900r/min的條件下攪拌0.6h，混合均勻后得到第一混合物；
3)將第一混合物移入遮光封閉的第二反應(yīng)釜內(nèi)，加入配方量的固化助劑，得到第二混合物；
4)把配方量的光引發(fā)劑在避光環(huán)境下溶解于第二活性稀釋劑中，然后投入至第二反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為25-60℃，抽真空至真空度為-0.07MPa，攪拌3.5h，至原料充分溶解，并混合均勻，得到第三混合物；
5)在避光環(huán)境下，把第三混合物進(jìn)行過濾，除去不溶雜質(zhì)后，自然晾置至室溫，避光密封包裝，即得到可見光固化膠水。
利用實(shí)施例5獲取的可見光固化膠水，三維打印成型后，物體表面硬度為肖氏60A，拉伸模量為25Mpa，斷裂伸長為42％；材料韌性較好，表面光滑有光澤。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。