3d物體的成型方法、3d打印機(jī)的工作臺以及3d打印機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及3D物體的成型方法、3D打印機(jī)的工作臺以及3D打印機(jī)。3D物體的成型方法：首先把熔融材料沉積在工作臺的膜層上，然后膜層對熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，接著物體冷卻至室溫，打印物體與膜層之間的附著力會變小。3D打印機(jī)的工作臺上具有膜層,膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物,硅為氣相二氧化硅。3D打印機(jī)包括上述工作臺。避免了現(xiàn)有技術(shù)中熔融材料容易在工作臺上發(fā)生翹曲的問題。
【專利說明】
3D物體的成型方法、3D打印機(jī)的工作臺以及3D打印機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種3D物體的成型方法、3D打印機(jī)的工作臺以及3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)為快速成型技術(shù)的一種，其常見的打印過程為:先通過計(jì)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。
[0003]目前市場上的快速成型技術(shù)主要分為熔融層積成型技術(shù)(FDM)、三維印刷技術(shù)(3DP)、立體平版印刷技術(shù)(SLA)、選區(qū)激光燒結(jié)(SLS)、激光成型技術(shù)(DLP)和UV紫外線成型技術(shù)等。熔融擠壓堆積成型技術(shù)(FDM)是3D打印技術(shù)中常用的一種技術(shù)工藝，原理是利用熱塑性聚合物材料在熔融狀態(tài)下，從噴頭處擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層，再一層一層地疊加最終形成產(chǎn)品。目前市場上熔融擠壓堆積成型技術(shù)較常用的聚合物材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、尼龍(PA)和聚碳酸酯(PC)。
[0004]在3D打印機(jī)工作過程中，當(dāng)約為220°C的熔融材料如ABS或者PLA從噴頭擠壓到工作臺上之后，熔融材料開始轉(zhuǎn)化為固態(tài)，此時(shí)工作臺與熔融材料的接觸面會產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)附著力，附著力必須足夠大才能夠保證打印過程的順利進(jìn)行，如果附著力偏小則不能完成成型過程。而在打印物體形成之后，在打印物體溫度逐漸下降的過程中，附著力會相應(yīng)下降，當(dāng)打印物體溫度至室溫，附著力必須足夠小，這樣才能夠保證打印物體易于從工作臺取下。
[0005]3D打印過程中，如果直接將熔融材料打印在工作臺上，打印出來的物體的分子將與工作臺的分子互相滲透，導(dǎo)致打印的物體和工作臺強(qiáng)烈地粘合在一起，難以取下打印完成的物體?，F(xiàn)有技術(shù)中，3D打印機(jī)的工作臺上通常會貼有一層貼紙，然而，打印材料如聚乳酸在高溫熔融后會直接滲入貼紙的內(nèi)部，與貼紙粘連，當(dāng)打印物體冷卻至室溫后，由于打印物體與貼紙粘連在一起，因此不易取下。實(shí)際工作中需要用小鏟將物體與貼紙分離，這樣的操作勢必容易破壞物體和貼紙，而每完成一件或數(shù)件打印物品后就需要對工作臺的貼紙進(jìn)行更換，而實(shí)際工作中更換貼紙的工藝繁瑣，成本顯著提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對以上問題提供了一種涂覆在3D打印機(jī)工作臺的涂料以及這種涂料的制備方法;此外本發(fā)明還提供了一種制備貼在3D打印機(jī)工作臺膜層的方法以及由此形成的3D打印機(jī)。此外，本發(fā)明還提供了一種3D物體的成型方法、3D打印機(jī)的工作臺以及另外一種3D打印機(jī)。
[0007]本發(fā)明提供的3D物體的成型方法，將熔融材料沉積在工作臺的膜層上，使所述膜層對所述熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，將所述熔融材料打印成型的物體冷卻至室溫，使所述物體與所述膜層之間的附著力變小。
[0008]—個(gè)優(yōu)選的方案是，膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物，硅為氣相二氧化硅。
[0009]一個(gè)優(yōu)選的方案是，制備3D打印機(jī)工作臺上膜層的方法包括以下步驟:
(1)制備混合液，混合液的質(zhì)量份的組分為:
丙烯酸樹脂共聚物 10至25質(zhì)量份；
氣相二氧化娃0.2至0.8質(zhì)量份；
稀釋劑25至65質(zhì)量份；
(2)將0.2至0.6質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入步驟(I)混合液中，均勻混合后得到涂料；
(3)將步驟(2)的涂料噴涂于工作臺，在150°C至180°C溫度下烘烤60至90分鐘。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，(a)將0.2至0.8質(zhì)量份的氣相二氧化硅溶于15至35質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液A;(b)將丙烯酸樹脂共聚物10至25質(zhì)量份溶于10至30質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液B; (c)將溶液A與溶液B混合，得到混合液。
[0011 ]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，所述熔融材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或聚乳酸或尼龍或聚碳酸酯;所述丙烯酸樹脂共聚物至少包括以下單體中的一種:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯、叔碳酸縮水甘油酯;所述工作臺具有玻璃，所述膜層成型在所述玻璃上;所述3D物體的成型方法還包括對所述工作臺加熱的步驟。
[0012]膜層的加工過程一般需要在150°C至180°C下烘烤，玻璃是一種耐高溫的材料，膜層在玻璃上的附著力良好，并且玻璃也不容易發(fā)生變形，顯然，也可以選擇其它適用的耐高溫材料用于承載膜層。
[0013]工作臺的加熱步驟是指，例如，采用ABS材料打印的時(shí)候，該加熱溫度通常設(shè)定為110°C，而如果應(yīng)用PLA材料，則應(yīng)該將溫度升至70°C，對工作臺進(jìn)行加熱的作用在于防止打印物體出現(xiàn)翹曲或者變形?？梢姡谀拥姆缆N曲基礎(chǔ)上，通過對工作臺的加熱步驟，使得防翹曲性能進(jìn)一步提升。
[0014]一個(gè)優(yōu)選的方案是，熔融材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或聚乳酸或尼龍或聚碳酸酯。
[0015]本發(fā)明提供的3D打印機(jī)的工作臺，所述工作臺上具有膜層，在熔融材料沉積在所述工作臺的所述膜層上時(shí)，所述膜層對所述熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，且將所述熔融材料打印成型的物體冷卻至室溫時(shí)，所述物體與所述膜層之間的附著力變小。
[0016]—個(gè)優(yōu)選的方案是，所述膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物，所述硅為氣相二氧化硅。
[0017]—個(gè)優(yōu)選的方案是，丙烯酸樹脂共聚物至少包括以下單體中的一種:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯、叔碳酸縮水甘油酯。
[0018]一個(gè)優(yōu)選的方案是，制備3D打印機(jī)工作臺上膜層的方法包括以下步驟:
(1)制備混合液，混合液的質(zhì)量份的組分為:
丙烯酸樹脂共聚物 10至25質(zhì)量份；
氣相二氧化娃0.2至0.8質(zhì)量份；
稀釋劑25至65質(zhì)量份；
(2)將0.2至0.6質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入步驟(I)混合液中，均勻混合后得到涂料；
(3)將步驟(2)的涂料噴涂于工作臺，在150°C至180°C溫度下烘烤60至90分鐘。
[0019]—個(gè)優(yōu)選的方案是，步驟(I)的混合液的制備方法包括以下步驟:
(a)將0.2至0.8質(zhì)量份的氣相二氧化硅溶于15至35質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液A;
(b)將丙烯酸樹脂共聚物10至25質(zhì)量份溶于10至30質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液B;
(c)將溶液A與溶液B混合，得到混合液。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選的方案是，所述工作臺具有玻璃，所述膜層成型在所述玻璃上;所述工作臺具有加熱層。
[0021]膜層的加工過程一般需要在150°C至180°C下烘烤，玻璃是一種耐高溫的材料，膜層在玻璃上的附著力良好，并且玻璃也不容易發(fā)生變形，顯然，也可以選擇其它適用的耐高溫材料用于承載膜層。
[0022]工作臺具有加熱層，加熱層具有加熱功能，例如，采用ABS材料打印的時(shí)候，該加熱溫度通常設(shè)定為IlOtC，而如果應(yīng)用PLA材料，則應(yīng)該將溫度升至70°C，對工作臺進(jìn)行加熱的作用在于防止打印物體出現(xiàn)翹曲或者變形?？梢姡谀拥姆缆N曲基礎(chǔ)上，通過對工作臺的加熱步驟，使得防翹曲性能進(jìn)一步提升。
[0023]本發(fā)明提供的3D打印機(jī)，包括工作臺，所述工作臺上具有膜層，在熔融材料沉積在所述工作臺的所述膜層上時(shí)，所述膜層對所述熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，且將所述熔融材料打印成型的物體冷卻至室溫時(shí)，所述物體與所述膜層之間的附著力變小。
[0024]—個(gè)優(yōu)選的方案是，所述膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物，所述硅為氣相二氧化硅。所述工作臺具有玻璃，所述膜層成型在所述玻璃上;所述工作臺具有加熱層。
[0025]膜層的加工過程一般需要在150°C至180°C下烘烤，玻璃是一種耐高溫的材料，膜層在玻璃上的附著力良好，并且玻璃也不容易發(fā)生變形，顯然，也可以選擇其它適用的耐高溫材料用于承載膜層。
[0026]工作臺具有加熱層，加熱層具有加熱功能，例如，采用ABS材料打印的時(shí)候，該加熱溫度通常設(shè)定為IlOtC，而如果應(yīng)用PLA材料，則應(yīng)該將溫度升至70°C，對工作臺進(jìn)行加熱的作用在于防止打印物體出現(xiàn)翹曲或者變形?？梢?，在膜層的防翹曲基礎(chǔ)上，通過對工作臺的加熱步驟，使得防翹曲性能進(jìn)一步提升。
[0027]—種涂覆在3D打印機(jī)工作臺的涂料，其特征在于由以下質(zhì)量份的組分制備獲得: 丙烯酸樹脂共聚物 10至25質(zhì)量份；
氣相二氧化娃0.2至0.8質(zhì)量份；
硅烷偶聯(lián)劑0.2至0.6質(zhì)量份；
稀釋劑25至65質(zhì)量份。
[0028]進(jìn)一步的特征在于:丙烯酸樹脂共聚物至少包括以下單體中的一種:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯、叔碳酸縮水甘油酯。
[0029]本發(fā)明還提供了一種涂覆在3D打印機(jī)工作臺的涂料制備方法，其特征在于包括以下步驟:(1)制備混合液，混合液的質(zhì)量份的組分為:丙烯酸樹脂共聚物為10至25質(zhì)量份;氣相二氧化硅為0.2至0.8質(zhì)量份;稀釋劑為25至65質(zhì)量份；(2)將0.2至0.6質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入步驟(I)混合液中，均勻混合后得到涂料。
[0030]本發(fā)明提供的涂覆在3D打印機(jī)工作臺涂料制備方法具有過程少、易操作、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。此外，通過上述制備方法得到的涂料使用安全、環(huán)境友好、價(jià)格低廉。
[0031]進(jìn)一步的特征在于:丙烯酸樹脂共聚物至少包括以下單體中的一種:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯、叔碳酸縮水甘油酯。
[0032]更進(jìn)一步的特征在于步驟(I)的混合液的制備方法包括以下步驟:(a)將0.2至0.8質(zhì)量份的氣相二氧化硅溶于15至35質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液A;(b)將丙烯酸樹脂共聚物10至25質(zhì)量份溶于10至30質(zhì)量份的稀釋劑。完全溶解后形成溶液B; (c)將溶液A與溶液B混合，得到混合液。
[0033]采用上述步驟制得混合液的過程簡便，易于操作，并且在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)采用這種配制方法，溶質(zhì)溶解過程迅速、分散均勻，縮短了混合液的配制時(shí)間，并且混合液中溶質(zhì)的分散效果優(yōu)于其它配制方法。
[0034]本發(fā)明還提供了一種3D打印機(jī)，包括工作臺和涂覆在工作臺上的膜層，其特征在于，涂覆在工作臺上的膜層由以下質(zhì)量份的組分制備獲得:丙烯酸樹脂共聚物為10至25質(zhì)量份;氣相二氧化硅為0.2至0.8質(zhì)量份;硅烷偶聯(lián)為0.2至0.6質(zhì)量份。
[0035]本發(fā)明提供的3D打印機(jī)，在工作臺上有膜層，膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為致密的耐高溫丙烯酸樹脂共聚物膜。該膜層具備了以下兩個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)高溫熔融材料與膜層接觸后溫度開始下降并會產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的瞬時(shí)附著力，從而順利完成物體的打印過程，當(dāng)打印過程結(jié)束后，物體冷卻至室溫，打印物體與膜層之間的附著力會變小，直接用手便可取下物體。工作臺上的膜層經(jīng)過一次噴涂形成后，使用壽命長，避免了頻繁更換工作臺上膜的操作，打印效率提升，成本降低。
[0036]進(jìn)一步的特征在于:丙烯酸樹脂共聚物至少包括以下單體中的一種:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯、叔碳酸縮水甘油酯。
[0037]本發(fā)明還提供了一種制備涂覆在3D打印機(jī)工作臺上膜層的方法，其特征在于包括以下步驟:(I)制備混合液，混合液的質(zhì)量份的組分為:丙烯酸樹脂共聚物為10至25質(zhì)量份；氣相二氧化硅為0.2至0.8質(zhì)量份;稀釋劑為25至65質(zhì)量份；(2)將0.2至0.6質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入步驟(I)混合液中，均勻混合后得到涂料。(3)將步驟(2)的涂料噴涂于工作臺，150°(:至180°(:烘烤60至90分鐘。
[0038]進(jìn)一步的特征在于:丙烯酸樹脂共聚物至少包括以下單體中的一種:丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥丙酯、叔碳酸縮水甘油酯。
[0039]更進(jìn)一步的特征在于步驟(I)的混合液的制備方法包括以下步驟:(a)將0.2至0.8質(zhì)量份的氣相二氧化硅溶于15至35質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液A;(b)將丙烯酸樹脂共聚物10至25質(zhì)量份溶于10至30質(zhì)量份的稀釋劑。完全溶解后形成溶液B; (c)將溶液A與溶液B混合，得到混合液。
【附圖說明】
[0040]圖1是本發(fā)明制備3D打印機(jī)工作臺上膜層的方法實(shí)施例的流程圖。
[0041 ]圖2是本發(fā)明3D打印機(jī)實(shí)施例的示意圖。
[0042]圖3是本發(fā)明3D打印機(jī)實(shí)施例中工作臺的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043 ]本發(fā)明的涂料用于涂覆在3D打印機(jī)的工作臺上，涂覆有這種涂料的3D打印機(jī)在打印完成物體后，可以方便地將打印完成的物體從工作臺上取下。
[0044]涂覆在3D打印機(jī)工作臺涂料的制備方法:
如圖1所示，制備涂覆在3D打印機(jī)工作臺的涂料時(shí)，首先執(zhí)行步驟SI，合成丙烯酸樹脂共聚物。在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)和恒壓滴液漏斗的四口燒瓶中加入溶劑，活性中間體叔碳酸縮水甘油酯，將丙烯酸單體混合備用，丙烯酸單體可以選取甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、基丙烯酸羥丙酯(HPMA)中的一種或多種，單體聚合的引發(fā)劑溶解在混合的丙烯酸單體中。將燒瓶中溶劑升溫至90°C后滴加丙烯酸混合單體，約2.5小時(shí)滴加完畢。保持溫度恒定，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)左右，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體。然后，降溫至600C左右，加入定量的胺中和劑10到20份，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。進(jìn)一步優(yōu)化的方案是，在反應(yīng)體系中可以加入異氰酸酯固化劑(GH)，以提升丙烯酸單體的性能。更進(jìn)一步優(yōu)化的方案是，異氰酸酯固化劑的最佳加入量為總反應(yīng)體系質(zhì)量的0.8%，按此比例加入異氰酸酯，丙烯酸的粘接性和耐高溫性能優(yōu)異。
[0045]作為另外一個(gè)優(yōu)選的方案，丙烯酸樹脂共聚物由東莞市新天地科技有限公司提供，產(chǎn)品型號為WZ510的產(chǎn)品。采用該公司提供的丙烯酸樹脂共聚物符合本發(fā)明對于丙烯酸樹脂共聚物的特殊要求，縮短了制備涂料的時(shí)間。
[0046]接著，執(zhí)行步驟S2，將步驟SI得到的丙烯酸樹脂共聚物溶解在稀釋劑中配成溶液
A。本實(shí)施例中所使用的稀釋劑可以選擇以下溶劑中的一種或者兩種以上溶劑的混合溶劑:醋酸乙酯、醋酸戊酯、醋酸丁酯。執(zhí)行步驟SI與步驟S2的同時(shí)，執(zhí)行步驟S3，將氣相二氧化硅溶解在稀釋劑中配成溶液B。
[0047]執(zhí)行步驟S1、S2與步驟S3后，執(zhí)行步驟S4，將步驟S2得到的溶液A與步驟S3得到的溶液B混合得到混合液C，其混合過程可以將溶液A滴入溶液B，或者溶液B滴入溶液A。然后，執(zhí)行步驟S5，將步驟S4中得到的混合液C與硅烷偶聯(lián)劑混合得到混合液D，優(yōu)選的方案是將硅烷偶聯(lián)劑逐滴加入到混合液D中。硅烷偶聯(lián)劑選取以下試劑中的一種或者兩種以上試劑的混合物:β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷。最后，執(zhí)行步驟S6，將步驟S5得到的混合液D充分溶解、分散得到涂料。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，采用高速分散機(jī)對混合液D進(jìn)行分散，分散時(shí)間為I至2小時(shí)。
[0048]下面通過多個(gè)實(shí)施例介紹涂覆在3D打印機(jī)工作臺涂料的具體制備方法。
[0049]實(shí)施例1:
步驟1:將40質(zhì)量份的N-甲基二乙醇胺(DEMA)、10質(zhì)量份的三乙胺(ΤΕΑ)、7.1質(zhì)量份的叔碳酸縮水甘油酯(ElO)加入四口燒瓶中，升溫至90°C后，開始滴加混合溶液，該混合溶液成份為:27質(zhì)量份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、6質(zhì)量份的丙烯酸丁酯(ΒΑ)、0.4份質(zhì)量份的甲基丙烯酸(MAA)、9質(zhì)量份的甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)和0.4質(zhì)量份的過氧化苯甲酰(BPO)弓丨發(fā)劑、0.1質(zhì)量份的引發(fā)劑助劑BYK，使用2.5小時(shí)的時(shí)間滴加混合單體。保持溫度恒定，繼續(xù)反應(yīng)持續(xù)3小時(shí)，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體，降溫至60°C左右，加入10質(zhì)量份的三乙醇胺，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將10質(zhì)量份的水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。
[0050]步驟2:將步驟I制得的丙烯酸樹脂共聚物10質(zhì)量份溶于10質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液A。
[0051]步驟3:將0.2份的氣相二氧化硅溶于15質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液B。
[0052]步驟4:將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.4質(zhì)量份的偶聯(lián)劑，得到混合液D0
[0053]步驟5:將混合液D在高速分散機(jī)下分散I小時(shí)得到涂料。
[0054]實(shí)施例2:
步驟1:使用由東莞市新天地科技有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為WZ510的丙烯酸樹脂共聚物10質(zhì)量份溶于10質(zhì)量份的醋酸戊酯，完全溶解后形成溶液A。
[0055]步驟2:將0.4份的氣相二氧化硅溶于15質(zhì)量份的醋酸戊酯，完全溶解后形成溶液B。
[0056]步驟3:將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.4質(zhì)量份的γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，得到混合液D。
[0057]步驟4:將混合液D在高速分散機(jī)下分散1.5小時(shí)得到涂料。
[0058]實(shí)施例3:
步驟1:使用由東莞市新天地科技有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為WZ510的丙烯酸樹脂共聚物10質(zhì)量份溶于10質(zhì)量份的醋酸丁酯，完全溶解后形成溶液Α。
[0059]步驟2:將0.2份的氣相二氧化硅溶于25質(zhì)量份的醋酸丁酯，完全溶解后形成溶液B。
[0060]步驟3:將溶液B加入溶液A得到混合液C，再加入0.2質(zhì)量份的γ -氨丙基三乙氧基硅烷，得到混合液D。
[0061 ]步驟4:將混合液D在高速分散機(jī)下分散2小時(shí)得到涂料。
[0062]實(shí)施例4:
步驟1:在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)和恒壓滴液漏斗的四口燒瓶中加入100質(zhì)量份N-甲基二乙醇胺(DEMA)，2質(zhì)量份的叔碳酸縮水甘油酯，再將100質(zhì)量份的丙烯酸單體混合，丙烯酸單體可以選取甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)、基丙烯酸羥丙酯(HPMA)中的一種或多種，I質(zhì)量份的過氧化苯甲酰(BPO)引發(fā)劑溶解在混合的丙烯酸單體中。將燒瓶中溶劑升溫至90°C后滴加丙烯酸混合單體，約2.5小時(shí)滴加完畢。保持溫度恒定，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)左右，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體。然后，降溫至60°C左右，加入三乙醇胺20份，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將20份的水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。
[0063]步驟2:將步驟I制得的丙烯酸樹脂共聚物15質(zhì)量份溶于20質(zhì)量份的醋酸丁酯，完全溶解后形成溶液A。
[0064]步驟3:將0.5份的氣相二氧化硅溶于25質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液B。
[0065]步驟4:將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.6質(zhì)量份的γ -氨丙基三乙氧基硅烷，得到混合液D。
[0066]步驟5:將混合液D在高速分散機(jī)下分散1.2小時(shí)得到涂料。
[0067]實(shí)施例5:
步驟1:將40質(zhì)量份的N-甲基二乙醇胺(DEMA)、10質(zhì)量份的三乙胺(ΤΕΑ)、7.1質(zhì)量份的叔碳酸縮水甘油酯(ElO)加入四口燒瓶中，升溫至90°C，然后滴加混合溶液，混合溶液包括27質(zhì)量份的丙烯酸(AA)、6質(zhì)量份的丙烯酸丁酯(BA)、3質(zhì)量份的丙烯酸2-乙基己酯(2-ΕΗΑ)、0.4質(zhì)量份的過氧化苯甲酰(BPO)作為引發(fā)劑、0.1質(zhì)量份的引發(fā)劑助劑BYK和0.7質(zhì)量份的異氰酸酯固化劑(GH)，約2.5小時(shí)滴加完畢。保持溫度，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)左右，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體，降溫至60°C左右，加入15質(zhì)量份的三乙醇胺，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將15質(zhì)量份的水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。
[0068]步驟2:將步驟I得到的丙烯酸樹脂共聚物15質(zhì)量份溶于20質(zhì)量份的醋酸戊酯，完全溶解后形成溶液A。
[0069]步驟3:將0.5份的氣相二氧化硅溶于25質(zhì)量份的醋酸戊酯，完全溶解后形成溶液B。
[0070]步驟4:將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.4質(zhì)量份的β_( 3，4_環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷，得到混合液D。
[0071]步驟5:將混合液D在高速分散機(jī)下分散I小時(shí)得到涂料。
[0072]實(shí)施例6:
步驟1:將40質(zhì)量份的N-甲基二乙醇胺(DEMA)、10質(zhì)量份的三乙胺(ΤΕΑ)、7.1質(zhì)量份的叔碳酸縮水甘油酯(ElO)加入四口燒瓶中，將27質(zhì)量份的甲基丙烯酸甲酯(ΜΜΑ)、6質(zhì)量份的丙烯酸丁酯(ΒΑ)、0.4份質(zhì)量份的甲基丙烯酸(ΜΑΑ)、9質(zhì)量份的甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)和
0.4質(zhì)量份的過氧化苯甲酰(BPO)作為引發(fā)劑、0.1質(zhì)量份的引發(fā)劑助劑BYK混合備用。將燒瓶中溶劑升溫至90°C后滴加混合溶液，約2.5小時(shí)滴加完畢。反應(yīng)溫度為90°C，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)左右，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體，降溫至60°C左右，加入20質(zhì)量份的三乙醇胺，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將18質(zhì)量份的水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。
[0073]步驟2:將步驟I得到的丙烯酸樹脂共聚物10質(zhì)量份溶于10質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液A。
[0074]步驟3:將0.2份的氣相二氧化硅溶于15質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液B。
[0075]步驟4:將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.5質(zhì)量份的偶聯(lián)劑，得到混合液D0
[0076]步驟5:將混合液D在高速分散機(jī)下分散I小時(shí)得到涂料。
[0077]實(shí)施例7:
步驟1:將40質(zhì)量份的N-甲基二乙醇胺(DEMA)、10質(zhì)量份的三乙胺(TEA)、7.1質(zhì)量份的叔碳酸縮水甘油酯(ElO)加入四口燒瓶中，將27質(zhì)量份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、6質(zhì)量份的丙烯酸丁酯(ΒΑ)、0.4份質(zhì)量份的甲基丙烯酸(MAA)、9質(zhì)量份的甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)和0.4質(zhì)量份的過氧化苯甲酰(BPO)作為引發(fā)劑、0.1質(zhì)量份的引發(fā)劑助劑BYK混合備用。將燒瓶中溶劑升溫至90 °C后滴加混合溶液，約2.5小時(shí)滴加完畢，保持溫度，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)左右，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體，降溫至60°C左右，加入定量的胺中和劑，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將定量的水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。
[0078]步驟2:將步驟I制得的丙烯酸樹脂共聚物15質(zhì)量份溶于15質(zhì)量份的稀釋劑。完全溶解后形成溶液A。
[0079]步驟3.將0.6份的氣相二氧化硅溶于45質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液B。
[0080]步驟4.將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.4質(zhì)量份的偶聯(lián)劑，得到混合液D0
[0081]步驟5.將混合液D在高速分散機(jī)下分散I小時(shí)得到涂料。
[0082]下面介紹應(yīng)用上述的涂料制備涂覆在3D打印機(jī)工作臺上膜層的方法，并介紹具有這種膜層的3D打印機(jī)。
[0083]如圖2所示，本發(fā)明的3D打印機(jī)包括外殼結(jié)構(gòu)1、打印頭2、工作臺3。打印頭2可以在工作臺3所在的平面內(nèi)橫向或者縱向移動，在升降機(jī)構(gòu)的作用下工作臺3可以沿鉛垂線方向移動。3D打印機(jī)采用逐層打印的方式，不斷調(diào)節(jié)打印頭2與工作臺3的位置，打印頭2擠壓出來的熔融材料如ABS或者PLA便可以在工作臺3上形成三維物體。
[0084]制備涂覆在3D打印機(jī)工作臺3的膜層時(shí)，執(zhí)行如圖1所示的步驟SI至S6后獲得涂料，然后執(zhí)行步驟S7，將步驟S6得到的涂料噴涂在3D打印機(jī)的工作臺3上?，F(xiàn)有技術(shù)中工作臺3通常為導(dǎo)熱的玻璃或鋁板，噴涂過程可以使用現(xiàn)有的專用于噴涂的儀器或者人工完成。
[0085]如圖1和圖3所示，執(zhí)行步驟S7后，接著執(zhí)行步驟S8，對噴涂在工作臺3上的涂料進(jìn)行烘烤，最終形成能夠應(yīng)用于3D打印機(jī)的膜層31。工作臺3上的膜層31厚度為任意值，優(yōu)選的技術(shù)方案是，膜層厚度優(yōu)選50um到80um。烘烤過程可以將工作臺3直接放入干燥箱內(nèi)，采取電加熱、紅外、微波等加熱方式，烘烤溫度設(shè)定為150°C至180°C，烘烤時(shí)間持續(xù)60到90分鐘。
[0086]如圖3所示，工作臺3的截面依次包括加熱層33、鋁板層32和膜層31。在3D打印過程中，工作臺3會在加熱層33的作用下升溫并保持在一個(gè)恒定溫度，對于不同的打印材料，上述恒定溫度會根據(jù)材料的性質(zhì)有所不同。例如，采用ABS材料打印的時(shí)候，該溫度通常設(shè)定為110°C，而如果應(yīng)用PLA材料，則應(yīng)該將溫度升至70°C。對工作臺3進(jìn)行加熱的作用在于防止打印物體出現(xiàn)翹曲或者變形。當(dāng)溫度為220°C的熔融材料與膜層31接觸后，熔融材料溫度開始下降而轉(zhuǎn)化為固態(tài)并會產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的瞬時(shí)附著力，從而順利完成物體的打印過程。由于本發(fā)明的涂料制備過程中添加氣相二氧化硅，涂覆在工作臺3的膜層分子之間排列疏松，分子間會形成較大的空穴結(jié)構(gòu)，在打印過程結(jié)束后，物體冷卻至室溫，物體與膜層31接觸的的分子會進(jìn)入到空穴結(jié)構(gòu)中，而不與膜層分子發(fā)生融合或者產(chǎn)生分子間作用力，因此打印物體與膜層31之間的附著力會變小，直接用手便可取下物體。
[0087]下面介紹在3D打印機(jī)上制備膜層的方法。
[0088]實(shí)施例8:
步驟1:使用由東莞市新天地科技有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為WZ510的產(chǎn)品作為丙烯酸樹脂共聚物。
[0089]步驟2:將0.8質(zhì)量份的氣相二氧化硅溶于35質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液A ο
[0090]步驟3:將丙烯酸樹脂25質(zhì)量份溶于30質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液B。[0091 ]步驟4:將溶液A加入溶液B，再加入0.4質(zhì)量份的偶聯(lián)劑，在高速分散機(jī)下分散2小時(shí)得到涂料。
[0092 ]步驟5:將步驟4得到的涂料通過噴涂方式噴涂于工作臺上，150 °C烘烤90分鐘。
[0093]實(shí)施例9:
步驟I;將40質(zhì)量份的N-甲基二乙醇胺(DEMA)、10質(zhì)量份的三乙胺(TEA)、7.1質(zhì)量份的叔碳酸縮水甘油酯(ElO)加入四口燒瓶中，升溫至90°C后，然后滴加由27質(zhì)量份的甲基丙烯酸甲酯(MMA)、6質(zhì)量份的丙烯酸丁酯(8六)、0.4份質(zhì)量份的甲基丙烯酸(1^六)、9質(zhì)量份的甲基丙烯酸羥丙酯(HPMA)和0.4質(zhì)量份的過氧化苯甲酰(BPO)作為引發(fā)劑、0.1質(zhì)量份的引發(fā)劑助劑BYK組成的混合溶液，約2.5小時(shí)滴加完畢。保持溫度，繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)左右，制得略帶淺黃色的透明黏稠液體，降溫至60°C左右，加入17質(zhì)量份的三乙醇胺，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，以滴加的方式將15質(zhì)量份的水加入體系中，制得丙烯酸樹脂共聚物。
[0094]步驟2:將步驟I得到的丙烯酸樹脂共聚物10質(zhì)量份溶于10質(zhì)量份的稀釋劑，完全溶解后形成溶液A。
[0095]步驟3:將0.2份的氣相二氧化硅溶于15質(zhì)量份的醋酸乙酯，完全溶解后形成溶液B。
[0096]步驟4:將溶液A加入溶液B得到混合液C，再加入0.4質(zhì)量份的偶聯(lián)劑，高速分散機(jī)下分散I小時(shí)得到涂料。
[0097]步驟5:將步驟4得到的涂料通過噴涂方式噴涂于工作臺上，180 °C烘烤60分鐘。
[0098]實(shí)施例10:
步驟1:使用東莞市新天地科技有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為WZ510的丙烯酸樹脂共聚物25質(zhì)量份溶于20質(zhì)量份的醋酸丁酯，完全溶解后形成溶液A。
[0099]步驟2:將0.4份的氣相二氧化硅溶于35質(zhì)量份的醋酸丁酯，完全溶解后形成溶液B。
[0100]步驟3:將溶液B加入溶液A得到混合液C，再加入0.3質(zhì)量份的γ -氨丙基三乙氧基硅烷，高速分散機(jī)下分散2小時(shí)得到涂料。
[0101]步驟4:將步驟:3得到的涂料通過噴涂方式噴涂于工作臺上，170°C烘烤80分鐘。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.3D物體的成型方法，其特征在于，包括: 將熔融材料沉積在工作臺的膜層上，使所述膜層對所述熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，將所述熔融材料打印成型的物體冷卻至室溫，使所述物體與所述膜層之間的附著力變小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D物體的成型方法，其特征在于: 所述膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物，所述硅為氣相二氧化硅。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的3D物體的成型方法，其特征在于: 所述工作臺具有玻璃，所述膜層成型在所述玻璃上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的3D物體的成型方法，其特征在于: 所述3D物體的成型方法還包括對所述工作臺加熱的步驟。5.3D打印機(jī)的工作臺，其特征在于，所述工作臺上具有膜層，在熔融材料沉積在所述工作臺的所述膜層上時(shí)，所述膜層對所述熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，且將所述熔融材料打印成型的物體冷卻至室溫時(shí)，所述物體與所述膜層之間的附著力變小。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的3D打印機(jī)的工作臺，其特征在于: 所述膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物，所述硅為氣相二氧化硅。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的3D打印機(jī)的工作臺，其特征在于: 制備3D打印機(jī)工作臺上膜層的方法包括以下步驟: (1)制備混合液，所述混合液的質(zhì)量份的組分為: 丙烯酸樹脂共聚物 10至25質(zhì)量份； 氣相二氧化娃0.2至0.8質(zhì)量份； 稀釋劑25至65質(zhì)量份； (2)將0.2至0.6質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入步驟(I)所述混合液中，均勻混合后得到涂料； (3)將步驟(2)的所述涂料噴涂于工作臺，在150°C至180°C溫度下烘烤60至90分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的3D打印機(jī)的工作臺，其特征在于: 所述工作臺具有玻璃，所述膜層成型在所述玻璃上； 所述工作臺具有加熱層。9.3D打印機(jī)，包括工作臺，所述工作臺上具有膜層，在熔融材料沉積在所述工作臺的所述膜層上時(shí)，所述膜層對所述熔融材料產(chǎn)生瞬時(shí)附著力，且將所述熔融材料打印成型的物體冷卻至室溫時(shí)，所述物體與所述膜層之間的附著力變小。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的3D打印機(jī)，其特征在于: 所述膜層的表面為多孔硅結(jié)構(gòu)，下部為丙烯酸樹脂共聚物，所述硅為氣相二氧化硅； 所述工作臺具有玻璃，所述膜層成型在所述玻璃上； 所述工作臺具有加熱層。
【文檔編號】C09D7/12GK105936130SQ201610225654
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年9月10日
【發(fā)明人】余嘉, 蘇健強(qiáng)
【申請人】珠海天威飛馬打印耗材有限公司