一种3D喷墨打印粘结剂UV墨水及其制备方法与流程

本发明涉及c09d，油墨浆料组合物领域，具体涉及一种3d喷墨打印粘结剂uv墨水及其制备方法。

背景技术：

1、随着技术的发展，3d打印技术在人们的生活中越来越广泛应用，3d喷墨打印技术由于其加工精度高，定制化程度高，受到人们的广泛欢迎。3d打印粘结技术效率高，在陶瓷，金属，砂型材料中应用受到广泛关注。uv打印粘结剂由于固化速度快，加工方便受到人们的喜爱，但是uv打印粘结剂存在成型收缩率大，气味大，粘结性差，强度低等问题，因此开发一种改善成型收缩率，降低扩散性，增加粘结性，提高成型强度的3d喷墨打印粘结剂至关重要。

2、中国发明专利cn113185646a公开了一种导电3d打印材料及其制备方法，在uv固化树脂中通过加入纳米导电填料，因其比重小，分散性好，不会在储存和打印过程中产生沉降和团聚，同时其纳米尺寸，光穿透性好，不会影响uv打印，也不会影响最终的可见光透过率，但是粘度较低，不适合陶瓷，金属，砂型材料的打印。中国发明专利cn111554915a公开了一种3d打印墨水及其制备方法、用3d打印墨水打印的电极，含有硅纳米线提高了电极比容量，提高了电极的导电性能，并且利用3d导电网络中的空隙缓解了硅纳米线嵌锂膨胀的问题，提高了电池的循环性能。但是不适用于粘结硬度较高的粒子，粘结效果不佳。

技术实现思路

1、为了开发一种改善成型收缩率，降低扩散性，增加粘结性，提高成型强度的3d喷墨打印粘结剂，本发明的第一个方面提供了一种3d喷墨打印粘结剂uv墨水，制备原料以重量百分比计包括阳离子单体20-60％，丙烯酸单体10-50％，丙烯酸树脂5-20％，引发剂1-20％，助剂补充至100％。

2、作为一种优选的实施方式，所述制备原料以重量百分比计包括阳离子单体30-60％，丙烯酸单体20-45％，丙烯酸树脂5-15％，引发剂1.3-8％，助剂补充至100％。

3、作为一种优选的实施方式，所述阳离子单体为脂肪族环氧单体，所述脂肪族环氧单体选自3,4-环氧环己基甲酸-3’,4’-环氧环己基甲酯(tta21)、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯(tta26)、4-乙烯基环氧-环己烷(tta11)、4-乙烯基环氧环己烷、3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯中的至少一种。

4、作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸单体的官能度≥2，所述丙烯酸单体中双官能度丙烯酸单体的重量占比≥50％。

5、作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸单体选自1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)、二丙二醇二丙烯酸酯(dpgda)、1,4-丁二醇二丙烯酸酯(bdda)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(3eotmpta)中的至少一种。

6、作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸单体为hdda和dpgda的组合。

7、作为一种优选的实施方式，所述丙烯酸树脂选自纯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂中的至少一种。

8、作为一种优选的实施方式，所述纯丙烯酸树脂的重均分子量＞30000da。

9、作为一种优选的实施方式，所述引发剂包括阳离子引发剂和自由基引发剂，所述阳离子引发剂和自由基引发剂的重量比为(1-8)：(0.3-10)。

10、作为一种优选的实施方式，所述阳离子引发剂和自由基引发剂的重量比为(1-5)：(0.3-3)。

11、作为一种优选的实施方式，所述阳离子引发剂包括鎓盐类引发剂和增感剂，所述鎓盐类引发剂和增感剂的重量比为(1-3)：1。

12、作为一种优选的实施方式，所述鎓盐类引发剂为碘鎓盐或硫鎓盐。

13、作为一种优选的实施方式，所述增感剂为itx或detx。

14、作为一种优选的实施方式，所述鎓盐类引发剂和增感剂的重量比为(1.5-2.5)：1。

15、作为一种优选的实施方式，所述自由基引发剂为酰基膦类光引发剂，所述酰基膦类光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(tpo)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)、萘甲酰基苯甲酰基二苯基氧化膦、2-甲氧基-1-萘甲酰基二苯基氧化膦、4-二苯氨基苯甲酰基二苯基氧化膦、4-吡咯烷基苯甲酰基二苯基氧化膦中的至少一种。

16、发明人在实验过程中发现，3d喷墨打印粘结剂在uv固化过程中存在成型收缩率大，气味大，粘结性差，强度低的问题，限制了uv固化型打印粘结剂的广泛应用，发明人发现通过引入阳离子单体可以改善体系的成型收缩率，改善粘结力和强度，猜测可能的原因是：脂肪族环氧单体作为阳离子单体，其较长的脂肪链结构搭配多环氧基团，可以改善双官或多官丙烯酸树脂的结构硬度，改善体系的3d成型框架强度，从而降低3d粘结剂的成型收缩率，并且申请人进一步发现，引入的阳离子引发剂可以进一步提高自由基引发剂的反应活性，提升自由基体系的反应程度，减少单体在体系中的残留，从而降低uv固化粘结剂的气味。

17、申请人进一步发现在体系中引入大分子量的丙烯酸树脂可以增加粘结剂的粘度，降低粘结剂对材料的渗透，从而达到粘结黏性强且粘结均匀的粘结体系，各种金属粉末和陶瓷粉末具有高的粘结强度。

18、作为一种优选的实施方式，所述助剂包括但不限于流平剂、稳定剂、阻聚剂等。

19、本发明的第二个方面提供了一种3d喷墨打印粘结剂uv墨水的制备方法，包括以下步骤：

20、s1将阳离子引发剂溶于阳离子单体中，混合，搅拌均匀，至阳离子引发剂完全溶解；

21、s2依次加入丙烯酸单体，丙烯酸树脂，自由基引发剂，助剂，混合均匀至完全溶解后过滤，即得。

22、作为一种优选的实施方式，所述步骤s2中过滤的孔径为1-3μm；优选的，所述步骤s2中过滤的孔径为1μm。

23、本发明制备的3d喷墨打印粘结剂uv墨水，粘度为25-80cps(25℃)，表面张力为26-34mn/m，适用于工业喷头(xaar 2002，starfire 1024)喷墨打印，墨水流动性适中，成膜性好，气味低，固化成型收缩率小，对各种金属粉末和陶瓷粉末具有高的粘结强度，适用于3d喷墨打印粘结剂应用。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、(1)本发明所述3d喷墨打印粘结剂uv墨水，通过引入阳离子单体可以改善体系的成型收缩率，改善粘结力和强度。

26、(2)本发明所述3d喷墨打印粘结剂uv墨水，引入的阳离子引发剂可以进一步提高自由基引发剂的反应活性，提升自由基体系的反应程度，减少单体在体系中的残留，从而降低uv固化粘结剂的气味。

27、(3)本发明所述3d喷墨打印粘结剂uv墨水，在体系中引入大分子量的丙烯酸树脂可以增加粘结剂的粘度，降低粘结剂对材料的渗透，从而达到粘结黏性强且粘结均匀的粘结体系，对各种金属粉末和陶瓷粉末具有高的粘结强度。

28、(4)本发明所述3d喷墨打印粘结剂uv墨水，降低了粘结剂uv墨水的渗透性，增加了墨水与打印材料的粘结强度，减少了墨水的使用量，减少打印次数。

29、(5)本发明所述3d喷墨打印粘结剂uv墨水，降低了打印墨水在打印过程中的使用量，增加了打印材料的厚度，降低了组成产品的打印次数，从而提高了产品强度，避免了胶粘剂多，空隙大造成的产品强度下降的问题。