低VOC型3D打印用光敏树脂显影清洗剂及其制备方法与流程

本发明涉及3d打印材料加工，尤其涉及一种低voc型3d打印用光敏树脂显影清洗剂及其制备方法。

背景技术：

1、3d打印技术最早出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3d立体打印技术。3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(aec)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

2、3d打印技术中目前最主流的dlp与sla光固化成型两种技术相似，都是利用感光聚合材料(主要是光敏树脂)在紫外光照射下会快速凝固的特性完成。打印过程中uv光照射到的部分光敏树脂会固化成型，未被照射的液态部分以及交界处半固化状态的光敏树脂需要清洗去除，尤其是复杂形状的成品，产品上有盲孔的、细小狭缝的、细小孔洞的难以清洗干净，产品打印出来后如未及时清洗干净光敏树脂接触自然光照也会有固化情况，导致更难清洗，因此针对3d打印产品的显影清洗开发迫在眉睫。

3、目前行业普遍使用酒精、异丙醇两种易燃易爆溶剂超声清洗，能够有效去除残留液态光敏树脂及半固化状态的黏连树脂，基本满足生产需求，但该工艺存在的最大缺陷是安全隐患极大，同时溶剂原液清洗voc排放量大，对环境污染严重；溶剂原液在使用一天左右后因溶解树脂中部分成分粘度上升清洗效率下降影响生产且部分型号树脂由于相溶性差，酒精异丙醇均无法有效溶解未固化光敏树脂及半固化光敏树脂，因此车间工人只能采用擦拭加金属线刮擦的方式处理，效率极低。

4、cn 106753899a公开了一种铸铝件用3d打印树脂用显影清洗剂及其生产方法，发明方案各个化学组分的质量百分比为：二乙二醇37-43％、甲醇15-25％、环己酮12-18％、异丙醇8-12％、4-甲基-2-戊酮9-15％和稳定剂1-5％。该方案显影清洗剂气味刺激，闪点低，易燃易爆，voc物质达到90％以上，与国家及行业倡导的环保安全方向背道而驰。

5、cn 108300614a公开了一种用于3d打印的清洗液、清洗系统和3d打印机。发明方案中清洗液部分列举的实施例都是以乙醇为基础进行添加复配而成的溶剂显影清洗剂,存在与cn106753899a相同的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明需要提供速率高且稳定，寿命长，加温喷淋即可完成清洗作业，清洗后3d树脂母料易水洗干净；使用本发明显影清洗剂清洗后的3d树脂母料表面显微形貌平整光滑不粘手，平面粗糙度小于等于0.2um，清洗后母料发白概率大大降低，挥发性极低使用寿命长。显影清洗剂良好的分散乳化降黏和表面调整功能，可降低显影清洗剂溶液粘稠度，防止清洗下来的光敏胶反粘于母料表面，解决显影清洗剂溶液大颗粒漂浮物多堵塞设备滤芯、喷嘴的问题。添加极低含量的有机溶剂有效降低voc排放，气味温和安全不易燃，有效解决安全隐患。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：一种低voc型3d打印用光敏树脂显影清洗剂，包括以下质量百分比的组分：有机碱12％～25％，碱性补充剂5％～10％，显影分散剂4％～8％，助溶剂20％～30％，显影乳化剂10％～15％，溶液张力调整剂1.5％～3.0％，表面调整剂2～4％，降黏剂0.1％～0.2％，纯水15％～30％。

3、所述有机碱为n-甲基二乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、n-甲基二异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、多乙烯多胺、聚醚胺d400中的一种或几种组合。

4、所述碱性补充剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、五水偏硅酸钠、硅酸钾中的两种或多种组成。

5、所述显影分散剂为仲烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、萘酚磺酸钠、丁基萘磺酸钠、辛基磺酸钠、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物中的一种或多种组成。

6、所述助溶剂为二乙二醇、三丙二醇、1,3-丙三醇、1,4-丁二醇、癸炔二醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇中的两种或多种组成。

7、所述显影乳化剂为ps 16(翁开尔化学)、ps 29(翁开尔化学)、ps 54(翁开尔化学)、takesurf d-6512(竹本油脂株式会社)、takesurf d-6414(竹本油脂株式会社)、takesurf yz-1100(竹本油脂株式会社)、sorpolt-15(东邦化学)、soprophor bsu(东邦化学)、sorpol t-20(东邦化学)中的三种或多种组成。

8、所述溶液张力调整剂为sf-921a(广州标美)、sf-337b(广州标美)、actyflon-s200(哈尔滨雪佳氟硅化学)、tego twin 4100(德国迪高)、tego wet 251(德国迪高)、silsoft 860(德国迪高)、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、pe6400、pe6800中的至少两种复配组成。

9、所述表面调整剂为聚醚改性三硅氧烷、聚醚改性七甲基三硅氧烷、双peg-18甲基聚醚硅氧烷中的一种。

10、所述降黏剂为阳离子聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素醚、羟丙基纤维素醚、聚丙烯酸钠m＝5000、磺化苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚物(南京银新化工)、聚乙烯亚胺(日本触媒)中的一种或多种组成。

11、一种低voc型3d打印用光敏树脂显影清洗剂的制备方法，使用1号控温液体搅拌罐，按照质量百分比称取规定量纯水后加入1号罐，设定温度常温，搅拌转速60-80r/min后按照质量百分比称取有机碱、碱性补充剂搅拌20-25分钟；在连续搅拌的条件下升温至50-60℃后恒温搅拌，转速设置200-220r/min，依次加入显影分散剂、助溶剂、显影乳化剂、溶液张力调整剂、表面调整剂搅拌2-2.5小时，直至其完全溶解均匀，搅拌转速调整为320-350r/min，温度设定25-35℃，待温度降至25-28℃后加入降黏剂搅拌30min溶解均匀后即为低voc型3d打印用光敏树脂显影清洗剂成品。

12、本发明的优点和有益效果在于：本发明显影清洗剂清洗速率高且清洗性能稳定，寿命长，加温喷淋即可完成清洗作业，清洗后3d树脂母料易水洗干净；使用本发明显影清洗剂清洗后的3d树脂母料表面显微形貌平整光滑不粘手，平面粗糙度小于等于0.2um，清洗后母料发白概率大大降低，挥发性极低使用寿命长。显影清洗剂良好的分散乳化降黏和表面调整功能，可降低显影清洗剂溶液粘稠度，防止清洗下来的光敏胶反粘于母料表面，解决显影清洗剂溶液大颗粒漂浮物多堵塞设备滤芯、喷嘴的问题。添加极低含量的有机溶剂有效降低voc排放，气味温和安全不易燃，有效解决安全隐患。

13、将本发明显影清洗剂原液加温使用，配套喷淋清洗装置，显影清洗剂可过滤循环使用，清洗速度稳定，同等重量的本发明显影清洗剂清洗零件数高于酒精二倍多。

14、本发明显影清洗剂45℃时溶液表面张力低至23.0n/m，略高于乙醇的21.3n/m，清洗过程中配合喷淋设备的淋洗，可以实现对复杂母料的无死角高效清洗，彻底解决现在行业普遍使用超声波清洗后胶无法自动掉落的问题。

15、本发明显影清洗剂以合理的组成配比，达到只对未固化及半固化状态的光敏树脂进行溶解清洗的效果，对固化部分基材无损伤，清洗后母料表面粗糙度低，基本与打印机设置原始数据一致。

16、本发明显影清洗剂属于水基显影清洗剂，用以替代酒精等溶剂清洗，降低了voc排放量。

17、本发明显影清洗剂安全无闪点，用以替代酒精等溶剂清洗，解决了工厂生产安全问题。

18、本发明显影清洗剂易水洗干净，清洗后的母料表面滑爽无粘手感，表面粗糙度低，最大程度实现设计尺寸的保留。显影清洗剂分散性好，清洗过程溶解下来的胶质成分，颗粒较大的在循环过程中被过滤在储液箱渣滓区，颗粒小的胶体被显影乳化剂乳化失黏悬浮于溶液中，加之显影清洗剂溶液密度达到1.1g/cm3，，胶体清洗掉落后会自动上浮，有效解决现工艺超声波底部残渣需定期从槽底打捞问题。