[发明专利]反应性单体原位聚合3D打印的方法及装置

权利要求书

1.一种反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：利用反应性单体作为原始打印介质材料，反应性单体至少包括第一反应性单体和第二反应性单体，通过输送管路及计算机控制阀，使各反应性单体通过供料系统进入打印机喷头内，多种反应性单体接触后，控制温度，在3D打印机喷头处使多种反应性单体发生原位聚合反应，形成熔融状聚合物的打印材料，经过喷头喷射直接沉积形成制品，或被挤出直接堆积形成制品；所用反应性单体为气相或者液相的流体，采用多种不同组分的反应性单体作为可补充的流体打印材料。

2.根据权利要求1所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：打印机的喷头采用螺杆式熔挤系统，喷头内的螺杆通过步进电机驱动，喷头及喷嘴外圈均有加热装置，可加热至设定的温度，靠近螺杆根部的料筒上开有两个进料口，由供料系统将流体反应性单体按设定的流量分别从两进料口输送至料筒内混合，达到设定温度后，混合的多种反应性单体在喷头内发生聚合反应，形成熔融聚合物；新生成的聚合物熔体在螺杆的剪切作用下，逐渐被前推至喷嘴处喷出，并在工作台上沉积成型；随着流体反应性单体源源不断地被输送到料筒内反应，聚合物也在不断地生成，并堆积成型，进而形成3D打印制品。

3.根据权利要求1所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：所述供料系统由单体储存装置、流体输送管路、流体控制用电磁阀组成，通过电磁阀接收外接计算机指令，实现对各反应性单体的流量的独立调控和动态控制，进而实现聚合产物成分、分子量和结构的动态调节。

4.根据权利要求1所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：第三反应性单元通过设置在螺杆中部的另一个进口实现加入。

5.根据权利要求4所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：第三反应性单元是填充剂或者第三反应物。

6.根据权利要求6所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：第三反应性单元为短切纤维填料、无机纳米陶瓷填料、金属粉末中的至少一种。

7.根据权利要求1所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：第一反应性单体和第二反应性单体分别为已二酸和已二胺，通过供料系统，将两种反应性单体按设定的流量分别从两进料口输送至料筒内混合，设置螺杆温度设置范围210～280℃，混合的两种反应性单体在螺杆喷头内发生聚合反应，形成熔融聚酰胺聚合物；

或者，第一反应性单体和第二反应性单体分别为均苯四甲酸二酐和对苯二胺，通过供料系统，将两种反应性单体按设定的流量分别从两进料口输送至料筒内混合，设置螺杆温度设置范围310～350℃，混合的两种反应性单体在螺杆喷头内发生聚合反应，形成熔融聚酰胺聚合物。

8.根据权利要求1所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，其特征在于：控制温度不高于500℃。

9.一种反应性单体原位聚合3D打印装置，实施权利要求1所述反应性单体原位聚合3D打印的方法，包括供料系统、3D打印机喷头、温度控制装置和工作台，其特征在于：通过输送管路及计算机控制阀，使不同的反应性单体通过供料系统进入打印机喷头内，多种反应性单体接触后，利用温度控制装置控制温度，在3D打印机喷头处使多种反应性单体发生原位聚合反应，形成熔融状聚合物的打印材料，经过喷头喷射到工作台上沉积形成制品，或被挤出成为丝材堆积在工作台上形成制品。