用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆及其制备方法和应用，涉及3D打印技术领域。该用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆包括质量比为1：(3～24)的着色剂和活性稀释剂。其中活性稀释剂为含有碳碳双键的丙烯酸酯类的单体。该色浆具有粒径小，不会堵塞喷墨打印喷头；色浆体积收缩率小，打印效果好；色浆粘度低，不会影响后续喷墨性能；和色浆色密度好，色彩表现效果好的优点。

Color paste for color 3D printing UV curable materials and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆及其制备方法和应用
本专利技术涉及3D打印
，尤其是涉及一种用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆及其制备方法和应用。
技术介绍
3D打印技术属于快速成型技术的一种，原理上是利用粉末状或液态的成型材料，根据数字化模型，经过逐层打印的形式，来构造三维实体。目前常用的3D打印技术包括：3D立体光刻技术、电子束融化成型、电子束自由成型制造、直接金属激光烧结、立体光固化技术、喷墨印刷技术、石膏3D打印、分层实体制造、立体平版印刷、数字光处理、选择性烧结、选择性激光烧结、选择性激光融化成型和熔融沉积成型等。随着材料性能和打印工艺不断进步，在进行三维实体制造的同时赋予其彩色的外观将成为增材制造领域中的重要发展趋势之一。国内通过3D打印技术制造的物体基本都是无色的，亦或者打造完成后将物体表面涂上彩色，是“假”彩色。国内目前还没有一个3D打印材料体系，现有材料还远远不能满足3D打印技术的需求。国内对于3D打印技术制造真彩色物体的研制尚未成功，对于所用3D打印色浆的粘度、表面张力、粒径大小、光固化后的体积收缩、颜料的分散性等也有严格的要求。在各种彩色三维打印技术中，UV光固化喷墨三维打印技术是能够实现真正彩色三维打印的一种有效方式。UV光固化喷墨三维打印技术的原理是由紫外光辐射引发的光固化反应，具有光敏性的材料通过喷头形成液滴气雾，喷射在承印物上在紫外光的作用下固化成膜，通过逐层打印的方式，层层叠加形成三维实体。UV光固化材料在喷墨打印过程中，受到打印喷头操作条件的限制，必需采用低粘度及高稳定性喷墨材料，否则会导致出现喷头堵塞、液滴斜喷或液滴成型质量不佳等问题。在UV光固化材料中，色浆的分散稳定性直接关系着UV光固化材料的分散稳定性。而目前能够被UV固化的色浆主要具有如下问题：色浆的粒度和分散性能不适合3D打印的喷墨设备；色浆的性能不佳，例如色浆的分散性能不佳，黏度过大，导致喷头堵塞、液滴斜喷、液滴形态不佳等问题，影响成型质量和生产效率。因此如何提高UV光固化材料色浆的性能，使由此得到的光固化材料可用于喷印打印，是亟需解决的问题。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆，该色浆性能好，用于3D打印不影响打印性能。本专利技术的第二目的在于提供一种上述用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆的制备方法，该方法操作简单。本专利技术的第三目的在于提供一种3D打印UV光固化材料。本专利技术的第四目的在于提供一种由上述3D打印UV光固化材料制备得到的产品。为解决上述技术问题，本专利技术特采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆，所述色浆包括着色剂和活性稀释剂；所述着色剂和所述活性稀释剂的质量比为1：(3～24)；所述活性稀释剂包括含有碳碳双键的丙烯酸酯类单体，所述活性稀释剂的官能度为1～3，所述活性稀释剂的黏度≤100mps：优选地，所述着色剂包括颜料和/或染料；优选地，所述着色剂包括如下(a)或(b)：(a)品红色颜料和/或品红色染料；(b)黄色颜料；优选地，所述品红色颜料包括品红色PR21、品红色PR37、品红色PR171和DIC品红颜料R-122中的至少一种；优选地，所述品红色染料包括油性大红染料、偶氮系377染料、偶氮系311染料、金属络合KY-293染料、金属络合236染料和金属络合237大红染料中的至少一种；优选地，所述黄色颜料包括科莱恩180、耐晒黄G、联苯胺黄G、永固黄GR、永固黄2GS和永固黄HR中的至少一种；优选地，所述着色剂包括颜料和染料，所述颜料和染料的质量比为1：(1.25～2)。优选地，所述活性稀释剂包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,4丁二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙酸酯中的至少一种；优选地，所述色浆包括分散剂；优选地，所述分散剂包括TEGO685、BYK9151、BYKJET-9150、BYK9077、DP983、DP912、BYKP-105、Disperbyk-111、Disperbyk-180、Disperbyk-168、Disperse680UV、Dispers681UV、Dispers710、Dispers652、TexaphorP61和Efka4800中的至少一种；优选地，按照重量份数计，所述色浆包括着色剂15～24份、单体45～75份和分散剂4～10份。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种所述用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆的制备方法，包括将着色剂和活性稀释剂按照配方量混合均匀，得到所述色浆；优选地，当所述着色剂不含有颜料时，将活性稀释剂和着色剂按照配方量混合搅拌40～45min。优选地，所述着色剂包括颜料，所述制备方法包括将着色剂和活性稀释剂按照配方量混合得到第一混合物，然后研磨第一混合物；优选地，所述第一混合物和研磨介质的体积比为1：(1～5)；优选地，研磨的搅拌转速为200～300r/min；优选地，研磨的时间为1.5～4h；优选地，颜料和活性稀释剂按照配方量搅拌混合，得到所述第一混合物；优选地，所述搅拌混合的转速为200～500r/min；优选地，所述搅拌混合的时间为30～60min。优选地，所述制备方法包括先将分散剂和活性稀释剂混合均匀，得到第二混合物；然后将颜料和第二混合物混合均匀，得到所述第一混合物；优选地，所述制备方法还包括研磨后再将染料加入至所述第一混合物中，混合后得到所述色浆。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种3D打印UV光固化材料，包含所述用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆；优选地，所述3D打印UV光固化材料的固化光源的波长为385～405nm；优选地，所述3D打印UV光固化材料的固化光源包括UV-LED光源、汞灯光源或激光光源。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种由所述3D打印UV光固化材料制备得到的产品。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆包括质量比为1：(3～24)的着色剂和活性稀释剂，其中活性稀释剂包括含有碳碳双键的丙烯酸酯类单体，活性稀释剂的官能度为1～3，活性稀释剂的黏度≤100mps。活性稀释剂中随着官能团的增多，其分子量也相应增加，分子间相互作用增大，因而粘度也增大，也会导致后期的固化收缩性能较大。因此当活性稀释剂的官能度小于等于3，整体粘度小于等于100mps时，色浆体系的粘度和后期的体积收缩性能好，使彩色3D打印UV光固化材料的打印性能、成型性能和呈色性能好。本专利技术通过优化了活性稀释剂的性能，使着色剂能够良好的和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆，其特征在于，所述色浆包括着色剂和活性稀释剂；所述着色剂和所述活性稀释剂的质量比为1：(3～24)；/n所述活性稀释剂包括含有碳碳双键的丙烯酸酯类单体，所述活性稀释剂的官能度为1～3，所述活性稀释剂的黏度≤100mps。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于彩色3D打印UV光固化材料的色浆，其特征在于，所述色浆包括着色剂和活性稀释剂；所述着色剂和所述活性稀释剂的质量比为1：(3～24)；
所述活性稀释剂包括含有碳碳双键的丙烯酸酯类单体，所述活性稀释剂的官能度为1～3，所述活性稀释剂的黏度≤100mps。


2.根据权利要求1所述的色浆，其特征在于，所述着色剂包括颜料和/或染料；
优选地，所述着色剂包括如下(a)或(b)：
(a)品红色颜料和/或品红色染料；
(b)黄色颜料；
优选地，所述品红色颜料包括品红色PR21、品红色PR37、品红色PR171和DIC品红颜料R-122中的至少一种；
优选地，所述品红色染料包括油性大红染料、偶氮系377染料、偶氮系311染料、金属络合KY-293染料、金属络合236染料和金属络合237大红染料中的至少一种；
优选地，所述黄色颜料包括科莱恩180、耐晒黄G、联苯胺黄G、永固黄GR、永固黄2GS和永固黄HR中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的色浆，其特征在于，所述着色剂包括颜料和染料，所述颜料和染料的质量比为1：(1.25～2)。


4.根据权利要求1所述的色浆，其特征在于，所述活性稀释剂包括丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,4丁二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、二丙二醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙酸酯中的至少一种。


5.根据权利要求1-4任一项所述的色浆，其特征在于，所述色浆还包括分散剂；
优选地，所述分散剂包括TEGO685、BYK9151、BYKJET-9150、BYK9077、DP983、DP912、BYKP-105、Disperbyk-111、Disperbyk-180、Disperbyk-168、Disperse680UV...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏先福，黄蓓青，王卉，张婉，马乐，柳臣，李铮，董国富，卢奇，张柳鑫，张晨，
申请(专利权)人：北京印刷学院，中煤北京印务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11