一种3D打印改性水性聚氨酯及其制备方法技术

本申请实施例示出一种3D打印改性水性聚氨酯及其制备方法，改性水性聚氨酯包括60‑94％质量分数水性聚氨酯，5‑10％质量分数硅烷偶联剂，1‑3％质量分数纳米二氧化硅。改性水性聚氨酯制备方法包括，将多元醇脱水，然后与异氰酸酯进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；将聚氨酯预聚物与小分子二元醇进行封端反应，加入丙酮稀释并乳化，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；脱除聚氨酯分散液中的丙酮，制得水性聚氨酯；将水性聚氨酯、硅烷偶联剂和纳米二氧化硅按质量比放入搅拌釜中充分混合，加入乳化剂，乳化制得改性水性聚氨酯。本发明专利技术通过加入纳米二氧化硅进行水性聚氨酯的改性，提高抗压能力，增加网状结构，能够强化3D打印效果，使3D打印不坍塌。

A modified 3D printing modified waterborne polyurethane and its preparation method

The application example shows a 3D print of waterborne polyurethane and its preparation method, modified waterborne polyurethane includes 60 94% mass fraction of waterborne polyurethane, 5 10% mass fraction of silane coupling agent, 1 3% mass fraction of nano silica. The modified waterborne polyurethane preparation method comprises a polyol and isocyanate was dehydrated, then pre polymerization, preparation of polyurethane prepolymer; polyurethane prepolymer with small molecular diols were terminated reaction, adding acetone and diluted emulsion, adding amine chain extender chain reaction, preparation of polyurethane dispersion; removal of acetone in polyurethane dispersion, preparation of waterborne polyurethane; aqueous polyurethane, silane coupling agent and nano silica into the mixing kettle according to the mass ratio of mixing, adding emulsifier, emulsion prepared modified waterborne polyurethane. The invention improves the waterborne polyurethane by adding nano silica, improving the compressive capacity, increasing the mesh structure, strengthening the printing effect of 3D, and making 3D printing do not collapse.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印改性水性聚氨酯及其制备方法
本申请涉及高分子材料领域，尤其涉及一种3D打印改性水性聚氨酯及其制备方法。
技术介绍
环保型数码印花工艺具有节能减排，色彩艳丽，高精度及手感好等优点，其先进的生产原理及技术措施给纺织印刷业带来了全新的概念和前所未有的机遇。我国数码印花起步较晚，先进的数码印花机均从国外进口，而相应的数码印花墨水耗材，由于品质要求很高，也一直依赖国外进口。数码印花的墨水，在前处理上浆，后处理水洗过程中会产生一定量的废水，而且目前所有的数码印花墨水都存在着遮盖率低，印花立体感差，通用性不强，涂膜弹性差，色牢度不高(3-4级)，批次性颜色差异较大等缺点。通常，在印刷中用作打底墨的油墨需要很强的遮盖力，用来遮住底层油墨的颜色，并且对表层油墨的再现性要好，如果油墨遮盖力不够会造成印刷一大关键问题，因此，对油墨遮盖力的研究具有很重要意义。印花用墨水的研制是数码印花最重要的一环，目前用于数码印花的墨水主要分为五种：酸性墨水，活性染料墨水，涂料墨水，热转印墨水，直喷分散墨水；然而，针对目前墨水存在的上述问题，其发展趋势如下：(1)开发高性能、高色牢度的印花墨水，减少添加剂的加入；(2)开发水性环保型、价格低廉的墨水，减少环境污染，提高墨水的稳定性和通用性，降低成本；(3)开发更多具有自主知识产权、产业化的墨水，逐步减少对国外产品的依赖，掌握具有自主知识产权的墨水生产技术。水性聚氨酯3D打印的市场巨大，尤其是，数码印花机打样在西方印花业已经成为主流的生产方式。欧洲印花业已有90％以上的企业采用数码印花机打样，这些企业普遍认为数码印花机打样反应速度快、打样成本低、效果一致性好。但是常规的水性聚氨酯3D打印会花油和留边，3D效果慢不强。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种3D打印改性水性聚氨酯及其制备方法，能够强化3D打印效果，使3D打印不坍塌。本申请实施例第一方面示出一种3D打印改性水性聚氨酯，包括以下质量百分比组分：质量百分比为75-94％的水性聚氨酯；质量百分比为5-22％的硅烷偶联剂；质量百分比为1-3％的纳米二氧化硅；其中，所述纳米二氧化硅的粒径为60-100nm。可选地，所述水性聚氨酯，所述硅烷偶联剂和所述纳米二氧化硅的质量比为90：7：3。本申请实施例第二方面示出一种3D打印改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：预聚反应：将多元醇进行脱水，然后与异氰酸酯以1:2的质量比进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；封端反应：将所述聚氨酯预聚物与小分子二元醇以1:2的质量比进行封端反应，制得封端的聚氨酯；扩链反应：加入丙酮稀释并乳化所述封端的聚氨酯，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；脱除丙酮：脱除所述聚氨酯分散液中的丙酮，制得所述水性聚氨酯；混合，乳化：将所述水性聚氨酯、硅烷偶联剂和纳米二氧化硅按质量比放入搅拌釜中充分搅拌混合，并加入乳化剂，最终乳化制得3D打印改性水性聚氨酯。可选地，所述预聚反应步骤，脱水温度为120-150℃，预聚反应温度为80-100℃。可选地，所述封端反应步骤，封端反应温度为80-110℃。可选地，所述扩链反应步骤，扩链反应温度为20-25℃。可选地，所述扩链反应步骤，所述胺类扩链剂为甲基戊二胺。可选地，所述脱除丙酮步骤，制得所述水性聚氨酯的固含量为60-70％。可选地，所述混合，乳化步骤，所述搅拌釜的转速为1500-2000r/min。本申请实施例示出一种3D打印改性水性聚氨酯及其制备方法，改性水性聚氨酯包括60-94％质量分数的水性聚氨酯，5-10％质量分数的硅烷偶联剂，1-3％质量分数的纳米二氧化硅。改性水性聚氨酯制备方法包括，预聚反应：将多元醇进行脱水，然后与异氰酸酯进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；封端反应：将所述聚氨酯预聚物与小分子二元醇进行封端反应，制得封端的聚氨酯；扩链反应：加入丙酮稀释并乳化所述封端的聚氨酯，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；脱除丙酮：脱除所述聚氨酯分散液中的丙酮，制得所述水性聚氨酯；混合，乳化：将所述水性聚氨酯、硅烷偶联剂和纳米二氧化硅按质量比放入搅拌釜中充分混合，并加入乳化剂，最终乳化制得改性水性聚氨酯。本专利技术通过加入纳米二氧化硅进行水性聚氨酯的改性，纳米二氧化硅分子结构中有不饱和键及不同键合状态的羟基，与水性聚氨酯复合易形成氢键及化学结合，得到的材料具有优异的柔韧性，提高其硬度和抗压能力，同时增加网状结构，能够强化3D打印效果，使3D打印不坍塌。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一优选实施例示出的一种3D打印改性水性聚氨酯制备方法的流程图。具体实施方式面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请实施例第一方面示出一种3D打印改性水性聚氨酯，包括以下质量百分比组分：质量百分比为60-94％的水性聚氨酯，质量百分比为5-10％的硅烷偶联剂，质量百分比为1-3％的纳米二氧化硅，其中，所述纳米二氧化硅的粒径为60-100nm。具体地，硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其经典产物可用通式YSiX3表示。式中，Y为非水解基团，包括链烯基(主要为乙烯基)，以及末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基，即碳官能基；X为可水解基团，包括Cl，OMe，OEt，OC2H4OCH3，OSiMe3，及OAc等。由于这一特殊结构，在其分子中同时具有能和无机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团，可以用于表面处理。纳米二氧化硅微结构为球形，呈网状的颗粒结构，将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到水性聚氨酯中，可全面改善水性聚氨酯材料的性能。具体地，硅烷偶联剂非水解基团能够与纳米二氧化硅化学结合，硅烷偶联剂可水解基团与水性聚氨酯化学结合，从而使纳米二氧化硅充分、均匀地分散到水性聚氨酯中，纳米二氧化硅分子结构中有不饱和键及不同键合状态的羟基，与水性聚氨酯复合易形成氢键及化学结合，得到的材料具有优异的柔韧性，提高其硬度和抗压能力，同时增加网状结构，能够强化3D打印效果，使3D打印不坍塌。可选地，所述水性聚氨酯，所述硅烷偶联剂和所述纳米二氧化硅的质量比为90：7：3。参阅图1，本申请实施例第二方面示出一种3D打印改性水性聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：S1预聚反应：将多元醇进行脱水，然后与异氰酸酯以1:2的质量比进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；S2封端反应：将所述聚氨酯预聚物与小分子二元醇以1:2的质量比进行封端反应，制得封端的聚氨酯；S3扩链反应：加入丙酮稀释并乳化所述封端的聚氨酯，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；S4脱除丙酮：脱除所述聚氨酯分散液中的丙酮，制得所述水性聚氨酯；S5混合，乳化：将所述水性聚氨酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印改性水性聚氨酯，其特征在于，包括以下质量百分比组分：质量百分比为75‑94％的水性聚氨酯；质量百分比为5‑22％的硅烷偶联剂；质量百分比为1‑3％的纳米二氧化硅；其中，所述纳米二氧化硅的粒径为60‑100nm。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印改性水性聚氨酯，其特征在于，包括以下质量百分比组分：质量百分比为75-94％的水性聚氨酯；质量百分比为5-22％的硅烷偶联剂；质量百分比为1-3％的纳米二氧化硅；其中，所述纳米二氧化硅的粒径为60-100nm。2.根据权利要求1所述的3D打印改性水性聚氨酯，其特征在于，所述水性聚氨酯，所述硅烷偶联剂和所述纳米二氧化硅的质量比为90：7：3。3.一种3D打印改性水性聚氨酯的制备方法，适于权利要求1或2所述的3D打印改性水性聚氨酯，其特征在于，包括以下步骤：预聚反应：将多元醇进行脱水，然后与异氰酸酯以1:2的质量比进行预聚反应，制得聚氨酯预聚物；封端反应：将所述聚氨酯预聚物与小分子二元醇以1:2的质量比进行封端反应，制得封端的聚氨酯；扩链反应：加入丙酮稀释并乳化所述封端的聚氨酯，再加入胺类扩链剂进行扩链反应，制得聚氨酯分散液；脱除丙酮：脱除所述聚氨酯分散液中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹国胜，范友华，
申请(专利权)人：湖南新力华纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43