[发明专利]一种用于直写法3D打印硅酮结构的墨水组合物

说明书

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于直写法3D打印硅酮结构的墨水组合物。该墨水组合物包括如下组成成分：(a)一种可聚合或交联的有机硅树脂；(b)一种触变剂；(c)可选择地，一种填料。本发明的技术优点在于：1)本发明成功克服了传统硅酮成型技术无法低成本个性化生产的困难。2)本发明成功解决了常见硅酮材料无法通过直写法3D打印的难点。3)本发明成功解决了常见直写法3D打印中氧阻聚效应导致打印失败的问题。4)本发明所制备的硅酮墨水通过直写法3D打印所得到的硅酮结构材料，邵氏硬度为40～55Shore A，拉伸强度为5.4～6.7MPa，伸长率为180％～220％。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于直写法3D打印硅酮结构的墨水组合物。

背景技术

硅酮，更准确一些讲是聚硅氧烷树脂，是一类有机无机高分子混合物，其化学式为[(R1，R2)SiO]_n(不包含端基)。硅酮被广泛应用于照明、医疗、汽车以及电子产品等领域。

在传统工艺中有很多方法可以由可交联硅酮生产弹性物体。根据硅树脂不同的交联性质，可以采用注塑成型、压模成型、挤出成型或者压延加工，所形成的硅酮制品的性质(如硬度、撕裂强度、断裂伸长率、颜色等)都由可交联硅酮的材料组成决定。

但当需要生产有着复杂结构的硅酮制品时，传统加工方法就不再适用。使用传统加工方法的生产会变得异常复杂和昂贵，甚至在理论上不可行。如今个性化的大趋势更是使得小批量生产的流行。

3D打印(也被称作增材制造或快速成型)可以被用来解决这一难题。由于材料在打印过程中被层层堆积，3D打印没有传统工艺中的种种限制。同时，与传统生产工艺相比，使用3D打印小批量生产的成本要低得多。由于传统生产工艺需要高昂的模具成本，只有大量生产才能使其平均成本降低。

根据《美国材料试验学会标准编号F2792-12a》(ASTM Designation F2792-12a)，增材制造技术的标准术语“Standard Terminology for Additive ManufacturingTechnologies”：“增材制造”是指一种通过将材料层层堆积(与减材制造方法相反)并按照3D模型数据制造物体的方法。“3D打印”是指一种通过喷头、喷嘴或其他打印机技术堆积材料以制造物体的方法。“3D打印”与“增材制造”在很多情况下可以互换。

总的说来，3D打印过程都是从一个形容物体的计算机生成的数据源开始。这一计算机生成的数据源可以是基于真实的，或者是虚拟的物体。比如说，真实的物体可以被3D扫描仪扫描，所取得的数据可以用来产生数据源；或者该数据源可以是被设计生成的。这类数据源一般会被转化为标准曲面细分语言文件(STL)；3D打印软件将会读取该文件，并将其转化为成百上千，甚至上百万的切片；随后3D打印软件输出机器语言(如Gcode)给3D打印机；3D打印机按照指令，开始层层打印这些切片信息，最终生成这一物体。

直写法是一种可以将材料层层组装，创造出层状或是预先确定的3D结构、形状和微周期性的3D打印技术。直写法3D打印的关键在于所使用的墨水。墨水必须能够从喷嘴挤出成线状，并且能够快速固化以保持打印后的形状。所需要的快速固化可以通过光聚合反应或者热聚合反应实现。

直写法3D打印机包含一个三轴定位平台，和一个固定在定位平台上的用于储存墨水的注射器。打印过程在合适的外界环境下进行，当定位平台移动到预先设定的位置时，墨水通过喷嘴以预先设定的挤出压力和速率挤出形成线状材料，并放置在基底上(如玻璃基底)。在打印第一层之后，喷头逐渐沿z轴方向上移，从而开始打印第二层。这个过程不断重复，直到想要的3D结构被完整打印。