一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710386106.3 (22)申请日 2017.05.26 (71)申请人 苏州汉力新材料有限公司 地址 215600 江苏省苏州市张家港经济开 发区 （留学生创业园） 苏州汉力新材料 有限公司 (72)发明人 徐伟 (74)专利代理机构 苏州市港澄专利代理事务所 (普通合伙) 32304 代理人 马丽丽 (51)Int.Cl. C09J 133/12(2006.01) C09J 163/10(2006.01) C09J 11/04(2006.01) C09J 11/06。

2、(2006.01) C09J 11/08(2006.01) B33Y 70/00(2015.01) (54)发明名称 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂及其 制备方法 (57)摘要 本发明属于粘结剂领域， 具体涉及一种3D打 印粉末用紫外光固化粘合剂及其制备方法。 一种 3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 所述粘合剂为 树脂粘合剂， 用于3D打印粉末材料的快速成型， 在紫外光照射下快速固化， 与粉末颗粒粘连形成 整体， 无需后处理， 其各组分按重量份计为： 丙烯 酸酯30-50份、 光引发剂1-5份、 增韧剂3-5份、 填 充剂5-15份、 偶联剂1-3份、 稳定剂0.5-2份、 稀释 剂余量。。

3、 本发明制备的粘合剂使用条件简单、 绿 色环保、 产品性能好， 精度高， 粘结速度快， 选用 的树脂在固化时无热效应， 固化过程中产生较小 的收缩力， 粘接力强； 本发明原料获取范围广泛， 制备方法简单易行， 成本低， 有利于市场化的推 广。 权利要求书1页 说明书5页 CN 107245314 A 2017.10.13 CN 107245314 A 1.一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述粘合剂为树脂粘合剂， 用于 3D打印粉末材料的快速成型， 在紫外光照射下快速固化， 与粉末颗粒粘连形成整体， 无需后 处理， 其各组分按重量份计为： 丙烯酸酯30-50份、 光引发剂1-。

4、5份、 增韧剂3-5份、 填充剂5-15份、 偶联剂1-3份、 稳定剂 0.5-2份、 稀释剂余量。 2.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的丙烯 酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯按质量比(3-5)： 1组成。 3.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的光引 发剂为2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮、 2-甲基-2-羟基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮、 1-(4- (2-羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮中的一种或几种。 4.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其。

5、特征在于， 所述的增韧 剂为聚硫橡胶、 羧基液体丁腈橡胶、 聚乙烯醇叔丁醛中的一种。 5.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的稀释 剂为苯乙烯、 二甲苯、 醋酸乙酯、 醋酸丁酯、 二甲基甲酰胺中的一种。 6.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的填充 剂为碳酸钙、 二氧化硅、 氧化铝、 二氧化钛、 硫酸钡中的一种或几种。 7.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的偶联 剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、 异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、 异丙 基二油酸酰氧基(二辛基磷。

6、酸酰氧基)钛酸酯中的一种。 8.如权利要求1所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的稳定 剂为对苯二酚、 对叔丁基邻苯二酚、 对苯醌和氢醌中的一种。 9.如权利要求1-8所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 所述的粉 末为金属粉末、 陶瓷粉末中的一种。 10.一种如权利要求1所述的3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其特征在于， 包括如下 步骤： (1)将上述配方比例中80的稀释剂与丙烯酸酯、 增韧剂、 填充剂、 偶联剂、 稳定剂在温 度为40-50下搅拌混合均匀； (2)将剩下的20的稀释剂用来混溶光引发剂， 待光引发剂混溶均匀后与步骤(1)的溶 液。

7、混合均匀， 制得3D打印粉末用紫外光固化粘合剂。 权利要求书 1/1 页 2 CN 107245314 A 2 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于粘结剂领域， 具体涉及一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂及其制备 方法。 背景技术 0002 3D打印被誉为颠覆传统制造业的又一次工业革命。 它的成型过程是： 先由软件设 计出所需要的计算机三维曲面或实体模型， 然后根据工艺要求， 将其按一定的厚度进行分 层， 把原来的三维电子模型变成二维平面信息， 再将分层后的数据进行一定的处理， 输入加 工参数， 产生数控代码： 在微机控制下， 数控系统以平面加工方式有。

8、序地连续加工出每个薄 层并使它们自动粘接成型。 随着3D打印技术的发展和应用， 材料成为限制3D打印技术未来 走向的关键因素之一， 在某种程度上， 材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。 目 前， 3D打印材料主要包括工程塑料、 光敏树脂、 橡胶类材料、 金属材料和陶瓷材料等， 除此之 外， 彩色石膏材料、 人造骨粉、 细胞生物原料、 木质材料以及砂糖等食品材料也在3D打印领 域得到了应用。 0003 众多3D打印材料的开发和使用， 不仅拓展了3D打印技术的应用范围， 同时也促使 更多的辅助材料的开发和生产， 如： 粘合剂。 粘合剂作为3D打印技术中最重要的辅助材料之 一， 需要具有粘结。

9、强度高、 固化速度快、 环保、 使用方便等要求。 随着越来越多的粉末材料用 于3D打印， 粉末材料具备的性能和特点造成目前的粘合剂大部分不能用于粉末材料的3D打 印成型， 而且随着3D打印技术在日常生活中的普及和应用， 成型条件和环保问题成为新的 制约因素， 因而发明一种使用条件简单、 健康环保、 粘结强度高、 固化速度快的粘合剂对3D 打印广泛应用于生活的具有重要意义。 0004 高速光固化成型技术近几年在世界范围内得到广泛应用， 特别是3D打印技术， 其 主要通过逐层增加材料来制造三维制品的一种所谓增材成型技术， 具有能耗小、 成本低、 成 形精度高等特点， 能够打印传统加工方式无法加工的。

10、任意构造复杂的零件。 紫外光固化粘 合剂是一种具有固化迅速、 绿色环保、 粘接力强、 固化时无热效应和适应范围广等特点的粘 合剂。 其原理是利用光引发剂在紫外光照射下， 引发不饱和有机单体进行聚合、 接枝、 交联 等化学反应达到迅速固化的一类粘合剂。 由于具有固化时间短、 能量利用率高、 固化温度 低、 不污染环境等特点， 所以它一出现便受到了人们的广泛关注。 但是传统的紫外光固化粘 合剂在具体的应用过程中还是存在一些缺陷， 比如： 由于光固化粘合剂固化速度特别快， 且 固化过程中产生较大的收缩力， 在刚性材料的粘结过程中， 容易产生内应力， 从而造成粘结 强度大幅度下降； 另外在某些场所粘结。

11、部分有可能存在阴影， 紫外光不能通过或者只能部 分透过， 造成这些部位不能完全固化， 相应这些部位的粘接强度降低以及耐腐蚀和耐老化 能力降低。 发明内容 0005 为了解决上述问题， 本发明公开了一种使用条件简单、 环境污染小、 产品性能好， 说明书 1/5 页 3 CN 107245314 A 3 精度高， 粘接强度高、 成型速度快的3D打印粉末用紫外光固化粘合剂。 0006 为实现本发明的目的， 本发明采用如下技术方案： 0007 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 所述粘合剂为树脂粘合剂， 用于3D打印粉 末材料的快速成型， 在紫外光照射下快速固化， 与粉末颗粒粘连形成整体， 无需后处。

12、理， 其 各组分按重量份计为： 0008 丙烯酸酯30-50份、 光引发剂1-5份、 增韧剂3-5份、 填充剂5-15份、 偶联剂1-3份、 稳 定剂0.5-2份、 稀释剂余量。 0009 具体地， 所述的丙烯酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯按质量比 (3-5)： 1组成。 0010 具体地， 所述的光引发剂为2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮、 2-甲基-2-羟基-1- (4-叔丁基)苯基-1-丙酮、 1-(4-(2-羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮中的一种或 几种。 0011 具体地， 所述的增韧剂为聚硫橡胶、 羧基液体丁腈橡胶、 聚乙烯醇叔丁醛中的一 种。。

13、 0012 具体地， 所述的稀释剂为苯乙烯、 二甲苯、 醋酸乙酯、 醋酸丁酯、 二甲基甲酰胺中的 一种。 0013 具体地， 所述的填充剂为碳酸钙、 二氧化硅、 氧化铝、 二氧化钛、 硫酸钡中的一种或 几种。 0014 具体地， 所述的偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、 异丙基三(二辛 基磷酸酰氧基)钛酸酯、 异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种。 0015 具体地， 所述的稳定剂为对苯二酚、 对叔丁基邻苯二酚、 对苯醌和氢醌中的一种。 0016 具体地， 所述的粉末为金属粉末、 陶瓷粉末中的一种。 0017 进一步， 所述的3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 包括如。

14、下步骤： 0018 (1)将上述配方比例中80的稀释剂与丙烯酸酯、 增韧剂、 填充剂、 偶联剂、 稳定剂 在温度为40-50下搅拌混合均匀； 0019 (2)将剩下的20的稀释剂用来混溶光引发剂， 待光引发剂混溶均匀后与步骤(1) 的溶液混合均匀， 制得3D打印粉末用紫外光固化粘合剂。 0020 上述方法制备的粘合剂可以直接用于粉末材料的3D打印快速成型， 成型步骤为： 1)根据需要设计3D打印三维立体结构模型； 2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导入3D 打印机； 3)将本发明粘结剂和需要使用的3D打印用粉末材料分别加入到3D打印机的料槽 中； 4)启动3D打印机， 根据设计的数字模型进。

15、行打印， 打印原理为先喷洒一层粉末， 再喷洒 一层粘合剂， 形成一层粉末一层粘合剂的交替结构， 同时用紫外光进行照射， 粘合剂在紫外 光的照射下快速固化将上下两层的粉末粘结成为一个整体， 这样一层一层粘结起来形成所 需要的产品初胚； 5)将得到的产品初胚进行打磨抛光处理， 得到产品。 0021 本发明具有的有益效果： 0022 (1)本发明制备的粘合剂使用条件简单、 绿色环保、 产品性能好， 精度高， 粘结速度 快， 选用的树脂在固化时无热效应， 固化过程中产生较小的收缩力， 粘接力强， 适用于陶瓷 粉末和金属粉末的3D打印成型。 0023 (2)本发明原料获取范围广泛， 制备方法简单易行， 。

16、成本低， 有利于市场化的推广。 说明书 2/5 页 4 CN 107245314 A 4 具体实施方式 0024 现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。 0025 实施例1 0026 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其各组分按重量份计为： 0027 丙烯酸酯40份、 2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮3份、 聚硫橡胶3份、 碳酸钙5份、 异 丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1份、 对苯二酚1份、 苯乙烯余量， 0028 所述的丙烯酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯按质量比3： 1组成。 0029 所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 包括如下步骤： 0030 (。

17、1)将上述配方比例中80的苯乙烯与丙烯酸酯、 聚硫橡胶、 碳酸钙、 异丙基三(二 辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、 对苯二酚在温度为40-50下搅拌混合均匀； 0031 (2)将剩下的20的苯乙烯用来混溶2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮， 待2-甲基- 2-羟基-1-苯基-1-丙酮混溶均匀后与步骤(1)的溶液混合均匀， 制得3D打印粉末用紫外光 固化粘合剂。 0032 上述方法制备的粘合剂可以直接用于陶瓷粉末材料的3D打印快速成型， 成型步骤 为： 1)根据需要设计3D打印三维立体结构模型； 2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导 入3D打印机； 3)将本发明粘合剂和需要使用的3D打印用陶瓷。

18、粉末材料分别加入到3D打印机 的料槽中； 4)启动3D打印机， 根据设计的数字模型进行打印， 打印原理为先喷洒一层粉末， 再喷洒一层粘合剂， 形成一层陶瓷粉末一层粘合剂的交替结构， 同时用紫外光进行照射， 粘 合剂在紫外光的照射下快速固化将上下两层的陶瓷粉末粘结成为一个整体， 这样一层一层 粘结起来形成所需要的产品初胚； 5)将得到的产品初胚进行打磨抛光处理， 得到产品。 0033 实施例2 0034 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其各组分按重量份计为： 0035 丙烯酸酯40份、 2-甲基-2-羟基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮1份、 羧基液体丁腈橡 胶4份、 二氧化硅10份、 。

19、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯2份、 对叔丁基邻苯二酚0.5份、 二甲苯余量， 0036 所述的丙烯酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯按质量比4： 1组成。 0037 所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 包括如下步骤： 0038 (1)将上述配方比例中80的二甲苯与丙烯酸酯、 羧基液体丁腈橡胶、 二氧化硅、 异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、 对叔丁基邻苯二酚在温度为40-50下搅拌混合均 匀； 0039 (2)将剩下的20的二甲苯用来混溶2-甲基-2-羟基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮， 待2-甲基-2-羟基-1-(4-叔丁基)苯基-1-丙酮混溶均匀后与步骤(1)。

20、的溶液混合均匀， 制得 3D打印粉末用紫外光固化粘合剂。 0040 上述方法制备的粘合剂可以直接用于陶瓷粉末材料的3D打印快速成型， 成型步骤 为： 1)根据需要设计3D打印三维立体结构模型； 2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导 入3D打印机； 3)将本发明粘合剂和需要使用的3D打印用陶瓷粉末材料分别加入到3D打印机 的料槽中； 4)启动3D打印机， 根据设计的数字模型进行打印， 打印原理为先喷洒一层粉末， 再喷洒一层粘合剂， 形成一层陶瓷粉末一层粘合剂的交替结构， 同时用紫外光进行照射， 粘 说明书 3/5 页 5 CN 107245314 A 5 合剂在紫外光的照射下快速固化将上下两。

21、层的陶瓷粉末粘结成为一个整体， 这样一层一层 粘结起来形成所需要的产品初胚； 5)将得到的产品初胚进行打磨抛光处理， 得到产品。 0041 实施例3 0042 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其各组分按重量份计为： 0043 丙烯酸酯50份、 1-(4-(2-羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮5份、 聚乙烯醇 叔丁醛5份、 氧化铝15份、 异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯3份、 对苯醌1.5 份、 醋酸乙酯余量， 0044 所述的丙烯酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯按质量比4： 1组成。 0045 所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 包括如下。

22、步骤： 0046 (1)将上述配方比例中80的醋酸乙酯与丙烯酸酯、 聚乙烯醇叔丁醛、 氧化铝、 异 丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、 对苯醌在温度为40-50下搅拌混合均匀； 0047 (2)将剩下的20的醋酸乙酯用来混溶1-(4-(2-羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲 基-1-丙酮， 待1-(4-(2-羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮混溶均匀后与步骤(1)的 溶液混合均匀， 制得3D打印粉末用紫外光固化粘合剂。 0048 上述方法制备的粘合剂可以直接用于金属粉末材料的3D打印快速成型， 成型步骤 为： 1)根据需要设计3D打印三维立体结构模型； 2)将设计好的。

23、3D打印三维立体结构模型导 入3D打印机； 3)将本发明粘合剂和需要使用的3D打印用金属粉末材料分别加入到3D打印机 的料槽中； 4)启动3D打印机， 根据设计的数字模型进行打印， 打印原理为先喷洒一层粉末， 再喷洒一层粘合剂， 形成一层金属粉末一层粘合剂的交替结构， 同时用紫外光进行照射， 粘 合剂在紫外光的照射下快速固化将上下两层的金属粉末粘结成为一个整体， 这样一层一层 粘结起来形成所需要的产品初胚； 5)将得到的产品初胚进行打磨抛光处理， 得到产品。 0049 实施例4 0050 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其各组分按重量份计为： 0051 丙烯酸酯35份、 1-(4-(2-。

24、羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮3份、 聚硫橡胶 5份、 二氧化钛10份、 异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯3份、 对苯醌1.5份、 醋 酸丁酯余量， 0052 所述的丙烯酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯按质量比5： 1组成。 0053 所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 包括如下步骤： 0054 (1)将上述配方比例中80的醋酸丁酯与丙烯酸酯、 聚硫橡胶、 二氧化钛、 异丙基 二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、 对苯醌在温度为40-50下搅拌混合均匀； 0055 (2)将剩下的20的醋酸丁酯用来混溶1-(4-(2-羟乙氧基)-苯基)-2-。

25、羟基-2-甲 基-1-丙酮， 待1-(4-(2-羟乙氧基)-苯基)-2-羟基-2-甲基-1-丙酮混溶均匀后与步骤(1)的 溶液混合均匀， 制得3D打印粉末用紫外光固化粘合剂。 0056 上述方法制备的粘合剂可以直接用于金属粉末材料的3D打印快速成型， 成型步骤 为： 1)根据需要设计3D打印三维立体结构模型； 2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导 入3D打印机； 3)将本发明粘合剂和需要使用的3D打印用金属粉末材料分别加入到3D打印机 的料槽中； 4)启动3D打印机， 根据设计的数字模型进行打印， 打印原理为先喷洒一层粉末， 再喷洒一层粘合剂， 形成一层金属粉末一层粘合剂的交替结构， 同时。

26、用紫外光进行照射， 粘 合剂在紫外光的照射下快速固化将上下两层的金属粉末粘结成为一个整体， 这样一层一层 说明书 4/5 页 6 CN 107245314 A 6 粘结起来形成所需要的产品初胚； 5)将得到的产品初胚进行打磨抛光处理， 得到产品。 0057 实施例5 0058 一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 其各组分按重量份计为： 0059 丙烯酸酯45份、 2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮5份、 羧基液体丁腈橡胶4份、 硫酸 钡15份、 异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1份、 对苯二酚2份、 二甲基甲酰胺余量， 0060 所述的丙烯酸酯为亚克力型丙烯酸酯与双酚A型环氧丙烯酸酯。

27、按质量比3： 1组成。 0061 所述的一种3D打印粉末用紫外光固化粘合剂， 包括如下步骤： 0062 (1)将上述配方比例中80的二甲基甲酰胺与丙烯酸酯、 羧基液体丁腈橡胶、 硫酸 钡、 异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、 对苯二酚在温度为40-50下搅拌混合均匀； 0063 (2)将剩下的20的二甲基甲酰胺用来混溶2-甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮， 待2- 甲基-2-羟基-1-苯基-1-丙酮混溶均匀后与步骤(1)的溶液混合均匀， 制得3D打印粉末用紫 外光固化粘合剂。 0064 上述方法制备的粘合剂可以直接用于金属粉末材料的3D打印快速成型， 成型步骤 为： 1)根据需要设计3D。

28、打印三维立体结构模型； 2)将设计好的3D打印三维立体结构模型导 入3D打印机； 3)将本发明粘合剂和需要使用的3D打印用金属粉末材料分别加入到3D打印机 的料槽中； 4)启动3D打印机， 根据设计的数字模型进行打印， 打印原理为先喷洒一层粉末， 再喷洒一层粘合剂， 形成一层金属粉末一层粘合剂的交替结构， 同时用紫外光进行照射， 粘 合剂在紫外光的照射下快速固化将上下两层的金属粉末粘结成为一个整体， 这样一层一层 粘结起来形成所需要的产品初胚； 5)将得到的产品初胚进行打磨抛光处理， 得到产品。 0065 以上述依据本发明的理想实施例为启示， 通过上述的说明内容， 相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内， 进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容， 必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 说明书 5/5 页 7 CN 107245314 A 7 。