【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種光固化3d打印硅橡膠墨水及其制備方法和打印方法。
技術介紹
1、硅橡膠，作為一種獨特的高分子彈性材料，其主鏈由si-o鍵構成，并附有甲基、苯基等有機側基。這種結構賦予了硅橡膠無機與有機的雙重性質，以及耐高低溫、耐老化、優異的電絕緣性和生物穩定性等特點。同時，硅橡膠還具備良好的柔韌性和工藝加工性能，因此在多個領域，如輕工、航空航天、交通運輸、化工、醫療衛生和電子電器等，都得到了廣泛應用。
2、近年來，增材制造3d打印技術的快速發展為材料加工帶來了革命性的變化，它摒棄了傳統的切削和組裝模式，能夠直接從計算機圖形數據中生成各種形狀的零件。在硅橡膠的3d打印方面，基于墨水直寫式(diw)的打印方法已經得到開發。例如，2014年美國利弗莫爾實驗室的duoss等人就首次使用dow?coring公司的se1700型硅橡膠作為打印漿料，在直寫式3d打印平臺上成功制備出了具有堆垛結構的硅橡膠材料，該材料表現出與傳統橡膠發泡材料相似的特性。
3、然而，diw技術也存在一些局限性。首先，其打印時間較長，且在打印和后固化過程中容易出現塌陷等缺陷。其次，噴嘴尺寸較大(數百微米)，導致打印分辨率相對較低。此外，印刷懸垂結構對支撐材料的要求較高，這極大地限制了結構設計的復雜性。因此，在硅橡膠3d打印技術的進一步發展中，需要針對這些問題進行改進和優化。
4、目前，光固化快速成型技術(sla或dlp)通過數字信號控制紫外光對光敏樹脂進行選擇性固化，逐層堆積形成3d器件，具有速率快、能耗低、精度高等優點，并能制
5、為將硅橡膠應用于光固化3d打印，研究人員嘗試了多種方法。研究人員利用丙烯酸酯改性硅氧烷作為打印材料，利用烯烴在uv下的自由基聚合反應進行光固化3d打印，但該材料本質還是塑料，不具備硅橡膠彈性體的性能。公開號為cn112300308a，名稱為一種超強硅基復合彈性體的3d打印材料及其制備方法、應用和打印方法的中國專利，打印材料包含小分子硅氧烷、丙烯酸酯光聚合單體、表面活性劑、光引發劑、產堿劑和水，3d打印之后進行加熱老化得到最終產物，但該方法需要較長的老化時間，并且未對材料的力學性能進行表征。
6、綜上，利用丙烯酸酯改性光固化打印的硅橡膠其彈性受到影響，不具備彈性體的性能。因此，需要需求一種可保留其彈性的硅橡膠。
7、因此，研究人員選用聚巰丙基硅氧烷和端乙烯基聚硅氧烷為基體，利用巰-烯點擊反應在uv下固化，在sla打印機中成功打印了聚二甲基硅氧烷彈性體，但是其力學強度非常低，僅有0.13mpa，影響了其在更多領域的應用。
8、公開號為cn108641369a，名稱為一種3d打印用光固化硅橡膠及其制備方法和應用，以端乙烯基聚硅氧烷和多巰基小分子為預聚體，表面改性sio2微球為增強劑，但打印出來的材料力學強度也僅有0.21mpa。
9、綜上所述，利用巰-烯點擊反應光固化打印的硅橡膠可保留其彈性，但存在力學強度低的缺點，在實際應用中受到限制。
10、目前，硅橡膠生產中的白炭黑填料雖能增強力學性能，但會導致硅橡膠的粘度迅速增加而不適合光固化3d打印。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決傳統光固化3d打印硅橡膠高力學性能和低粘度不可兼得的矛盾的問題，提供了一種光固化3d打印硅橡膠墨水及其制備方法和打印方法。
2、本專利技術的技術方法如下：
3、一種光固化3d打印硅橡膠墨水，包括以下質量份數的組分：
4、乙烯基聚硅氧烷100份；
5、巰基接枝聚硅氧烷4-29份；
6、表面改性氣相二氧化硅10-50份；
7、光引發劑0.1-0.5份；
8、光吸收劑1-5份；
9、稀釋劑10-220份。
10、具體的，所述乙烯基聚硅氧烷為端乙烯基聚二甲基硅氧烷(又稱，乙烯基封端聚二甲基硅氧烷)，其中，分子量為9400-28000，粘度為200-1000cst，乙烯基含量為0.12％-0.6％。優選地，分子量為28000，粘度為1000cst，乙烯基含量為0.12％-0.18％。
11、具體的，所述巰基接枝聚硅氧烷包括(巰基丙基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、(巰基丙基)甲基硅氧烷均聚物中的至少一種。其中，(巰基丙基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物的分子量為3000-8000，粘度為100-200cst，(巰基丙基)甲基硅氧烷摩爾比為4-17％；其中，(巰基丙基)甲基硅氧烷均聚物的分子量為4000-7000，粘度為75-150cst。
12、具體的，所述表面改性氣相二氧化硅包括六甲基二硅氮烷改性氣相二氧化硅、聚二甲基硅氧烷改性氣相二氧化硅中的至少一種。所述表面改性氣相二氧化硅的粒徑為7-40nm。
13、具體的，所述光引發劑為自由基型光引發劑；自由基型光引發劑包括2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯中的至少一種。
14、具體的，所述光吸收劑包括2-異丙基硫雜蒽酮、蘇丹紅及其衍生物中的至少一種。
15、具體的，所述稀釋劑為三甲苯，三甲苯包括1,3,5-三甲苯、1,2,3-三甲苯、1,2,4-三甲苯中的至少一種。
16、本專利技術還提供一種光固化3d打印硅橡膠墨水的制備方法，所述制備方法包括：將乙烯基聚硅氧烷、巰基接枝聚硅氧烷和光引發劑混合均勻；再加入表面改性氣相二氧化硅混合均勻；再加入光吸收劑和稀釋劑混合均勻，得到光固化3d打印硅橡膠墨水。
17、本專利技術還提供一種光固化3d打印硅橡膠墨水的光固化3d打印方法，所述光固化3d打印方法包括：獲取3d數據模型的切片圖像；將光固化3d打印硅橡膠墨水倒入dlp型光固化3d打印機的料槽中，對3d數據模型的切片圖像進行3d打??；其中，打印光源波長為300-450nm，光功率10-30mw/cm2，打印層厚5-150μm。
18、本專利技術的有益效果是：
19、一、本專利技術的光固化3d打印硅橡膠墨水，首先通過巰基接枝聚硅氧烷作為交聯劑，與乙烯基封端聚硅氧烷交聯形成硅橡膠彈性體，其次通過表面改性氣相二氧化硅增強硅橡膠彈性體的力學性能，再通過稀釋劑調節硅橡膠彈性體的粘度，最后通過光吸收劑調節硅橡膠彈性體的固化深度，以獲得適用于光固化3d打印的墨水，從而克服了傳統光固化3d打印硅橡膠高力學性能和低粘度不可兼得的矛盾。
20、二、本專利技術的稀釋劑沸點和閃點高，飽和蒸氣壓低，揮發性和毒性較低，在3d打印中具有較好的適用性和安全性。
21、三、本專利技術的光固化3d打印硅橡膠墨水原料易于獲取，其制備方法簡單方便。
22、四、本專利技術的光固化3d打印方法打印精度佳，成品保本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，包括以下質量份數的組分：
2.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述乙烯基聚硅氧烷為端乙烯基聚二甲基硅氧烷，其中，分子量為9400-28000，粘度為200-1000cst，乙烯基含量為0.12％-0.6％；
3.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述巰基接枝聚硅氧烷包括(巰基丙基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、(巰基丙基)甲基硅氧烷均聚物中的至少一種；
4.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述表面改性氣相二氧化硅包括六甲基二硅氮烷改性氣相二氧化硅、聚二甲基硅氧烷改性氣相二氧化硅中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述表面改性氣相二氧化硅的粒徑為7-40nm。
6.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述光引發劑為自由基型光引發劑；
7.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述光吸收劑包括2-異丙基硫雜蒽
8.根據權利要求1所述的光固化3D打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述稀釋劑為三甲苯，三甲苯包括1,3,5-三甲苯、1,2,3-三甲苯、1,2,4-三甲苯中的至少一種。
9.一種光固化3D打印硅橡膠墨水的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
10.一種光固化3D打印硅橡膠墨水的光固化3D打印方法，其特征在于，所述光固化3D打印方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種光固化3d打印硅橡膠墨水，其特征在于，包括以下質量份數的組分：
2.根據權利要求1所述的光固化3d打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述乙烯基聚硅氧烷為端乙烯基聚二甲基硅氧烷，其中，分子量為9400-28000，粘度為200-1000cst，乙烯基含量為0.12％-0.6％；
3.根據權利要求1所述的光固化3d打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述巰基接枝聚硅氧烷包括(巰基丙基)甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、(巰基丙基)甲基硅氧烷均聚物中的至少一種；
4.根據權利要求1所述的光固化3d打印硅橡膠墨水，其特征在于，所述表面改性氣相二氧化硅包括六甲基二硅氮烷改性氣相二氧化硅、聚二甲基硅氧烷改性氣相二氧化硅中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的光固化3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃德順，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院材料研究所，
類型：發明
國別省市：
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