本發(fā)明屬于光固化樹(shù)脂材料領(lǐng)域，尤其涉及一種多彩色3D打印樹(shù)脂用顏料及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
3D打印技術(shù)是一種新興的快速成型技術(shù)，被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)，即以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過(guò)金屬粉末以及塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層疊加的方式來(lái)生成三維實(shí)體的技術(shù)，3D打印憑借其空間利用率高、生產(chǎn)效率高、周期短、材料利用率高、精密度高等優(yōu)點(diǎn)，在全球掀起了發(fā)展熱潮并得到廣泛的應(yīng)用，然而，隨著3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的迅猛擴(kuò)大，單一的顏色已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，為了使制品美觀、富于竟?fàn)幜?、往往需要著色，塑料顏料的基本功能，是賦于塑料各種顏色。塑料著色劑應(yīng)能經(jīng)受塑料加工成型中各項(xiàng)工藝條件，以制成特定色澤的塑料制品。在當(dāng)今激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品外觀成為吸引人們購(gòu)買(mǎi)欲望的重要因素，因此，顏料在樹(shù)脂中應(yīng)當(dāng)有優(yōu)良的色彩性能。然而著色的3D打印樹(shù)脂在加工和使用過(guò)程中，尤其是在戶外使用，顏色容易褪變，有時(shí)甚至變得面目全非，影響使用的價(jià)值，為了增加塑料產(chǎn)品的商品價(jià)值，目前已從單純追求美觀，發(fā)展到對(duì)著色產(chǎn)品穩(wěn)定性，高性能和安全性等提出了更高的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是提供一種多彩色3D打印樹(shù)脂及其制備方法，所用原料按照本發(fā)明中的重量份配比制成的彩色樹(shù)脂材料，其著色穩(wěn)定性高、具有高性能和安全性，與其他彩色樹(shù)脂相比有優(yōu)異的性能，進(jìn)一步解決多彩色3D打印樹(shù)脂造價(jià)高的問(wèn)題從而使得我國(guó)多彩色3D打印樹(shù)脂不再依賴(lài)于進(jìn)口，因此制備多彩色3D打印樹(shù)脂，必將產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種多彩色3D打印樹(shù)脂，包括以下原料按重量份配比制成：聚合單體10-99份、光引發(fā)劑1-4份、反應(yīng)助劑10-17份、潤(rùn)滑劑0.1-1份、阻聚劑0.1-0.5份、顏料1-10份、分散劑10-50份，抗氧劑1-5份。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述聚合單體為環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和/或聚氨酯丙烯酸酯。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述光引發(fā)劑2,4,6-三甲基苯甲?；⑺嵋阴ァ?,4,6-(三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦中的一種或兩種以上組合。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述反應(yīng)助劑1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體、1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、三羥基甲丙烷三丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯中的一種或兩種以上。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述反應(yīng)助劑為1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽、1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、三羥基甲丙烷三丙烯酸酯和二縮三丙二醇二丙烯酸酯按重量份數(shù)為0.1-0.3：0.1-0.3：10-30：5-20：10-30的比例進(jìn)行投料。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅、硅酸酯、石蠟、硬脂酸中的一種或兩種以上。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述阻聚劑苯酚和/或?qū)籽趸椒印?/p>
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述抗氧劑受阻酚類(lèi)化合物和/或胺類(lèi)化合物，所述受阻酚類(lèi)化合物為2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚。
所述的一種多彩色3D打印樹(shù)脂，所述顏料有機(jī)顏料或無(wú)機(jī)顏料。
一種所述多彩色3D打印樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟：
1)在反應(yīng)釜中，加入聚合單體，通入氮?dú)猓瑪嚢杈鶆?，控制反?yīng)溫度50-80℃；
2)再向反應(yīng)釜中緩慢加入反應(yīng)助劑和潤(rùn)滑劑，升溫至80-100℃，攪拌均勻；
3)再向反應(yīng)釜中緩慢加入光引發(fā)劑和阻聚劑，保持溫度，并攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫后，加入抗氧劑，制得中間產(chǎn)物；
4)在溶解釜中加入分散劑和顏料，攪拌均勻；
5)將步驟4)溶解釜中分散完成的顏料加入到步驟3)得到的產(chǎn)物中，控制反應(yīng)溫度為50-80℃，攪拌均勻，加熱0.5小時(shí)后，降溫，得到彩色3D打印樹(shù)脂。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明解決了3D打印樹(shù)脂在加工和使用過(guò)程中，尤其是在戶外使用，顏色容易褪變的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易操作，環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，而所有原料按照本發(fā)明中的重量份配比制成的彩色樹(shù)脂材料，產(chǎn)品著色穩(wěn)定性高、具有高性能和安全性，與其他彩色樹(shù)脂相比有優(yōu)異的性能，進(jìn)一步解決多彩色3D打印樹(shù)脂造價(jià)高的問(wèn)題從而使得我國(guó)多彩色3D打印樹(shù)脂不再依賴(lài)于進(jìn)口，具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
應(yīng)說(shuō)明的是：以下實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
一種多彩色3D打印樹(shù)脂，由以下原料按重量份配比制成：
制備方法為：
1)在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)及加料槽的反應(yīng)釜中，加入環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸酯，通入氮?dú)?，攪拌均勻，緩慢滴加聚乙二?400)二丙烯酸酯，控制反應(yīng)溫度50-80℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌；
2)再緩慢加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，硬脂酸鋅，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體、升溫至80-100℃，攪拌均勻；
3)再向反應(yīng)釜中緩慢加入2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，對(duì)甲氧基苯酚，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，加入2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚制得中間產(chǎn)物；
4)在向溶解釜中加入分散劑和顏料，攪拌均勻；
5)將步驟4)溶解釜中分散完成的顏料加入到步驟3)得到的產(chǎn)物中，控制反應(yīng)溫度為50-80℃，攪拌均勻，加熱0.5小時(shí)后，降溫，得到彩色3D打印樹(shù)脂。
實(shí)施例1、藍(lán)色3D打印樹(shù)脂
(一)由以下原料按重量份配比制成：環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂25份，聚氨酯丙烯酸酯10份，硬脂酸鋅0.5份，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽0.1份，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體0.3份，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯10份，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5份，二縮三丙二醇二丙烯酸酯10份，2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯1份，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦1份，對(duì)甲氧基苯酚0.1份，分散劑10份，藍(lán)色顏料1份，2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚1份。
(二)制備方法：
1)在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)及加料槽的反應(yīng)釜中，加入環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸酯，通入氮?dú)?，攪拌均勻，緩慢滴加聚乙二?400)二丙烯酸酯，控制反應(yīng)溫度50℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌；
2)緩慢加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，硬脂酸鋅，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體，升溫至90℃，攪拌均勻；
3)緩慢加入2,4,6-三甲基苯甲?；⑺嵋阴?，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦，對(duì)甲氧基苯酚，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，加入2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚制得中間產(chǎn)物；
4)在溶解釜中加入分散劑和藍(lán)色顏料，攪拌均勻；
5)將步驟4)溶解釜中分散完成的顏料加入到步驟3)得到的中間產(chǎn)物中，控制反應(yīng)溫度為50℃，攪拌均勻，加熱0.5小時(shí)后，降溫，得到藍(lán)色3D打印樹(shù)脂。
(三)檢測(cè)結(jié)果
產(chǎn)物為透明藍(lán)色粘稠液體，密度:1.10-1.15g/cm3，固化前沸點(diǎn):>100℃，固化前閃點(diǎn):>100℃，固化前粘度:630-750CPS(25℃)。
(四)應(yīng)用
將本實(shí)施例所制備的3D打印用光固化藍(lán)色樹(shù)脂注入打印機(jī)的液槽中，待其液面自然流平后，開(kāi)始打印操作即可。本樹(shù)脂打印出的產(chǎn)品，質(zhì)地飽滿，色彩鮮艷，表面細(xì)膩、無(wú)拉絲現(xiàn)象，具有良好的彈性，打印出來(lái)的產(chǎn)品著色穩(wěn)定性高、具有高性能和安全性。
實(shí)施例2、紅色3D打印樹(shù)脂
(一)由以下原料按重量份配比制成：環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂35份，聚氨酯丙烯酸酯20份，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯20份，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯10份，二縮三丙二醇二丙烯酸酯20份，硬脂酸鋅0.5份，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽0.2份，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體0.1份，2,4,6-三甲基苯甲?；⑺嵋阴?份，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦1份，對(duì)甲氧基苯酚0.3份，分散劑30份，紅色顏料3份，2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚3份。
(二)制備方法
1)在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)及加料槽的反應(yīng)釜中，加入環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸酯，通入氮?dú)?，攪拌均勻，緩慢滴加聚乙二?400)二丙烯酸酯，控制反應(yīng)溫度60℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌；
2)緩慢加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，硬脂酸，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體，升溫至90℃，攪拌均勻；
3)緩慢加入2,4,6-三甲基苯甲?；⑺嵋阴?，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦，對(duì)甲氧基苯酚，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，加入2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚制得中間產(chǎn)物；
4)在溶解釜中加入分散劑和紅色顏料，攪拌均勻；
5)將步驟4)溶解釜中分散完成的顏料加入到步驟3)得到的中間產(chǎn)物中，控制反應(yīng)溫度為60℃，攪拌均勻，加熱0.5小時(shí)后，降溫，得到紅色3D打印樹(shù)脂。
(三)檢測(cè)結(jié)果
產(chǎn)物為透明紅色粘稠液體，密度:1.10-1.15g/cm3，固化前沸點(diǎn):>100℃，固化前閃點(diǎn):>100℃，固化前粘度:630-750CPS(25℃)。
(四)應(yīng)用
將所制備的3D打印用光固化紅色樹(shù)脂注入打印機(jī)的液槽中，待其液面自然流平后，開(kāi)始打印操作即可。本樹(shù)脂打印出的產(chǎn)品，質(zhì)地飽滿，色彩鮮艷，表面細(xì)膩、無(wú)拉絲現(xiàn)象，具有良好的彈性，打印出來(lái)的產(chǎn)品著色穩(wěn)定性高、具有高性能和安全性。
實(shí)施例3、黃色3D打印樹(shù)脂
(一)由以下原料按重量份配比制成：環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂50份，聚氨酯丙烯酸酯40份，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯30份，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯20份，二縮三丙二醇二丙烯酸酯30份，硬脂酸鋅0.5份，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽0.3份，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體0.3份，2,4,6-三甲基苯甲?；⑺嵋阴?份，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦3份，對(duì)甲氧基苯酚0.5份，分散劑50份，黃色顏料10份，2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚5份。
(二)制備方法
1)在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)及加料槽的反應(yīng)釜中，加入環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸酯，通入氮?dú)?，攪拌均勻，緩慢滴加聚乙二?400)二丙烯酸酯，控制反應(yīng)溫度80℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌；
2)緩慢加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，硬脂酸鋅，1-戊基-3-甲基咪唑高錸酸鹽，1-乙烯基-3-丁基咪唑錸離子液體、升溫至100℃，攪拌均勻；
3)緩慢加入2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦，對(duì)甲氧基苯酚，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，加入2,8一二叔丁基-4一甲基苯酚制得中間產(chǎn)物；
4)在溶解釜中加入分散劑50份和顏料10份，攪拌均勻；
5)將步驟4)溶解釜中分散完成的顏料加入到步驟3)得到的中間產(chǎn)物中，控制反應(yīng)溫度為80℃，攪拌均勻，加熱0.5小時(shí)后，降溫，得到黃色3D打印樹(shù)脂。
(三)檢測(cè)結(jié)果
產(chǎn)物為透明黃色粘稠液體，密度:1.10-1.15g/cm3，固化前沸點(diǎn):>100℃，固化前閃點(diǎn):>100℃，固化前粘度:630-750CPS(25℃)。
(四)應(yīng)用
將所制備的3D打印用光固化黃色樹(shù)脂注入打印機(jī)的液槽中，待其液面自然流平后，開(kāi)始打印操作即可。本樹(shù)脂打印出的產(chǎn)品，質(zhì)地飽滿，色彩鮮艷，表面細(xì)膩、無(wú)拉絲現(xiàn)象，具有良好的彈性，產(chǎn)品著色穩(wěn)定性高、具有高性能和安全性。