[发明专利]一种具有快速水溶性能的高强度3D打印支撑材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有快速水溶性能的高强度3D打印支撑材料及其制备方法。本发明将热塑性材料单体、丙烯酸类单体、乙酸乙烯酯进行溶液聚合得到含有羧酸基和酯基的预中和聚合物，再经中和催化后得到羧酸盐和醇羟基的中和聚合物，最后经去除溶剂、干燥和挤出拉丝，得到3D打印水溶性支撑线材。该材料具有优异的水溶性能，水溶速度是Stratasys公司PC水溶式支撑材料SR‐100的10倍多；具有较高的强度，解决了PVA强度低不能起到支撑作用的问题；材料水溶后呈均一透明的溶液，解决了PVA水溶后黏糊浑浊，导致支撑材料处理困难的问题；材料无需使用增塑剂，具有无毒环保的特点。

主权项

1.一种3D打印支撑材料，其特征在于由如下方法制备而成：1）溶液聚合：将热塑性材料单体、丙烯酸类单体、乙酸乙烯酯、引发剂、溶剂加入到反应容器中，热塑性材料单体、丙烯酸类单体、乙酸乙烯酯、引发剂、溶剂的质量份数之比为0.2~2:0.2~4: 0.2~2:0.002~0.1: 1，不断搅拌，在65~150℃恒温、冷凝回流的条件下反应5h~24h，得到预中和聚合物；2）中和催化：将碱和溶剂混合后加入预中和聚合物中，碱、溶剂与单体总量的质量份数之比为0.01~0.1:0~2:1，不断搅拌，在常温常压下反应0.5h~24h，得到中和聚合物；3）去除溶剂：将中和聚合物在温度为40℃~90℃和压力为‑0.05MPa~‑0.1MPa的条件下旋转蒸发0.2h~8h，得到去除溶剂的中和聚合物；4）干燥：将去除溶剂的中和聚合物在温度为60℃~150℃下干燥2h~48h，得到固态的中和聚合物；5）挤出拉丝：将固态的中和聚合物、抗氧剂、润滑剂混合均匀后加入到3D耗材挤出机中，加工温度为200℃~300℃，抗氧剂、润滑剂与中和聚合物的质量份数之比为0.0005~0.005:0.0005~0.005:1，经挤出、拉丝、风冷、绕卷，得到3D打印水溶性支撑线材；步骤1）所述的热塑性材料单体为苯乙烯、丙烯腈、二乙烯基苯、丙烯酰胺中的至少一种；步骤1）所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的至少一种；步骤1）所述的引发剂为有机过氧化物类引发剂、无机过氧类引发剂和偶氮类引发剂中的至少一种；步骤1）所述的有机过氧化物类引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、二烷基过氧化物、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯；无机过氧类引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵；偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或偶氮二异丁酸二甲酯；步骤1）所述的溶剂为乙醇、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；步骤2）所述的碱为氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氨水中的至少一种；步骤2）所述的溶剂为水、乙醇、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；步骤5）所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧剂中的至少一种；步骤5）所述的润滑剂为硅酮类润滑剂、蜡类润滑剂、酰胺类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、含氟类润滑剂中的至少一种。