[发明专利]一种自动修平的喷墨3D打印材料的配方及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于喷墨打印技术领域，具体涉及一种自动修平的喷墨3D打印材料的配方及其制备方法。

背景技术

3D打印机用于商业已有大约30年历史了，对相关领域的专业人士而言早已不再是新鲜技术。在过去30年里，它已经被设计师、工程师以及科学家用来制造一次性的机械产品以及模型。有了3D打印机，我们可以将自己想象出来的任意物品在电脑中建立模型，通过打印机将其化为实物。不同种类的3D打印技术因所用成型材料不同，成型原理和系统特点也各有不同，但是其基本原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加”。目前3D打印技术主要包括喷墨式、容积成型式和激光烧结式。喷墨3D打印技术可以通过喷头将主材料按设定的模型喷出，根据设定还可以在同一个模型中选择不同的材质和不同的着色剂，使一个模型根据需要可选择不同材质和色彩。喷墨3D打印机操作简单，选材广泛，得到了飞速发展。市场上现有的喷墨3D 打印机都是通过打印喷头喷射出所有模型所需材料，材料包括主材料和支撑材料，如果需要打印彩色模型可以根据需要在喷头材料中加入不同颜色的着色剂，喷出的材料含有光引发剂，在光照的条件下光引发剂引发反应固化反应，这种固化反应就跟盖房子一样，一层一层累积起来成型，最后通过后处理把支撑材料去掉以得到所需要的模型，如以色列Objet公司的3D打印机。这种技术缺陷表现为每层累积的墨点因打印头分辨率的不足而始终会形成线条形凸起，线条与线条之间总是存在明显的凹陷。由于后期支撑材料的去除工艺繁琐，这极大影响了3D喷墨打印机的工作效率。所有材料都从喷头喷出，由于喷头喷孔的限制，只能选择分子量较小的主材料，这也限制了主材料的选择范围。

传统的激光固化工艺采用激光辐射烧结固化原理，即将所需的所有固化材料放到一个支撑台或者液槽中，通过辐射固化形成所需形状，但是该混合物只能是单一材质、单一颜色，而且由于激光固化操作条件要求高，选材范围窄。由于这种工艺采用的是辐射烧结固化原理，与引发剂引发光固化原理生成的模型弹性、硬度及光泽等材料特性欠佳，这些缺陷极大的束缚了3D打印技术的发展。

针对现有技术存在的不足，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动修平的喷墨3D打印材料的配方及其制备方法，该打印材料分为喷射材料和成型材料，打印层因在成型材料的液态下打印，打印时喷头喷出来的墨点在紫外灯的照射下，与液槽中成型材料固化成型后，固化的固体通过支撑台下降至液态成型材料的液面以下重新打印第二层，这就使喷头喷出的墨点始终处在一个平面上，解决了现有技术中产品表面不平的问题，而且不需要喷头打印支撑材料，液槽不接触喷射材料的地方不引发反应，始终处在液态，避免了后期对支撑材料的处理，极大的提高了打印效率。打印时，喷射材料可以根据需要选择不同的材质和不同的颜色，加入相应的墨盒中，通过打印设置，实现多种材质一体化的彩色打印。成型材料不需要经过喷头，这就扩大了这部分成型材料的选择范围，只要是液态的紫外固化的单体及低聚物都可以作为成型材料。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种自动修平的喷墨3D打印材料的配方，包括喷射材料和成型材料：

所述喷射材料为3D打印机喷头喷出的材料，按重量份所述喷射材料的组分包括：

光引发剂1-10

紫外光固化的不饱和单体75-98

表面活性剂0.1-1

所述成型材料为液槽中用于提供液态平面的材料，同时当喷头向液槽支撑台上按照打印设置的形状喷射喷射材料时，喷射材料与支撑台上的成型材料接触混合的部分在紫外光照射下引发固化反应成型，不接触的部分仍为液态，按重量份所述成型材料的组分包括：

紫外光固化的不饱和单体98-99.9

表面活性剂0.1-2

喷射材料与成型材料在模型中的组分配比主要由喷射材料和成型材料的中含有的紫外光固化的不饱和单体的固化速度决定的，一般喷射材料的固化速度比成型材料的固化速度要快一些，所以按重量份喷射材料为60-80，成型材料为40-20。

进一步的，喷射材料还包括着色剂，按重量份所述着色剂加入量不高于5。

进一步的，通过改变喷射材料中紫外光固化的不饱和单体的种类，调配多种材质的喷射材料，并在调配的各喷射材料中加入相应的着色剂，调配成所需的材质和相应色彩的喷射材料。

进一步的，喷射材料中的光引发剂为：1-羟基-环己基-苯基甲酮，2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮，双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮中的一种或多种的混合物。