[发明专利]一种3D打印用组合物及其配制和使用方法以及制品

权利要求书

1.一种3D打印用组合物，由氰基丙烯酸酯、粉体材料、溶剂以及任选地，其他助剂组成；其中，

所述氰基丙烯酸酯、粉体材料按重量分数为：

氰基丙烯酸酯  100重量份；

粉体材料      5-500重量份；

所述氰基丙烯酸酯选自α-氰基丙烯酸烷基酯、α-氰基丙烯酸芳基酯、α-氰基丙烯酸烯基酯中的一种或多种；其中，所述烷基选自C1-C20烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基或异丁基；所述芳基选自C6-C20烷芳基，如对甲基苯基，对乙基苯基，对异丙基苯基等；所述烯基选自C2-C20单官能团或多官能团烯基，如乙烯基、丙烯基、烯丙基、9-十六稀基、9，12-十八双烯基等；

所述粉体材料为粒径介于1纳米和100微米之间的颗粒物质(也称为微纳颗粒)；

所述其他助剂为增强产品性能、提高其稳定程度和/或增强其打印效果的适用于3D打印的助剂。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述粉体材料选自无机微纳颗粒、有机高分子微纳颗粒和有机无机杂化微纳颗粒的一种或多种。优选所述无机微纳颗粒选自金属单质微纳颗粒(例如银、金、铁、铂颗粒等)、金属氧化物微纳颗粒(如Fe₃O₄、TiO₂、Cu₂O、ZnO、CdS颗粒等)、非金属单质微纳颗粒(如碳、硅颗粒等)、卤化银微纳颗粒(如AgCl、AgBr颗粒等)、碳酸盐微纳颗粒(如BaCO₃颗粒等)以及磷酸盐微纳颗粒(如LiFePO₄颗粒等)中的一种或多种。优选所述有机高分子微纳颗粒选自聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、ABS、环氧树脂等微纳颗粒中的一种或多种。优选所述有机无机杂化微纳颗粒具有壳层结构或不对称结构，如PSFe₃O₄，PSDopaAg等其中的一种或多种。

优选地，所述粉体材料选自100-500nm的BaCO₃颗粒；0.5-10μm的TiO₂颗粒与50-500nm的ZnO颗粒的混合物，二者的比例为(2-5):1；200-800nm的碳粉颗粒；AgBr颗粒和CdS颗粒的混合物，二者各自的粒径为10-500nm，优选一个为10-50nm，另一个为100-500nm，二者的比例为(1-5):1；或者，碳粉颗粒和LiFePO₄颗粒的混合物，二者各自的粒径为10-500nm，优选一个为10-100nm，另一个为100-500nm，后者与前者的比例为(50-100):1。

优选地，所述其他助剂包括增塑剂、增稠剂、增韧剂、阻聚剂、稳定剂、交联剂、颜料、脱气剂、光稳定剂以及分散剂中的一种或多种，按重量分数分别为：

优选地，所述组合物由以下重量份的组分组成：

氰基丙烯酸酯  100重量份；

粉体材料      5-500重量份；

溶剂          10-200重量份；

以及任选地，以下其他助剂中的一种或多种：

优选地，所述溶剂用于溶解或分散上述组合物中的各组分。优选的，其重量分数为10-200重量份，优选为20-150重量份，或30-120重量份。优选地，所述溶剂为能够溶解氰基丙烯酸酯及能够溶解或稳定其它各种组成成分的有机溶剂，例如二氯乙烷、乙醚、四氯化碳和二氧六环等中的一种或多种。

3.一种权利要求1或2所述的3D打印用组合物的配置方法，其包括各组分的混合步骤，所述混合过程应在氮气保护或其他隔绝空气的条件下进行。进一步的，充分混合后的组合物应密封、避光保存，以防止接触空气中水分自发聚合或者受光照聚合引发材料失效。

4.一种权利要求1或2所述的3D打印用组合物的使用方法，包括在打印器件中使用，其中需要根据所选单体材料聚合速度来控制打印环境下的湿度、温度条件等条件。其中，在打印器件的使用过程，依靠空气中的微量水分，可催化氰基丙烯酸酯聚合，同时溶剂的挥发使得材料发生溶胶-凝胶转化，使得打印材料转变为固体沉积，最终形成打印产品。