[发明专利]三维成型物体表面处理液、制备方法及三维物体成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维打印领域，具体地说，是涉及一种三维成型物体的表面处理液以及制备这种三维成型物体表面处理液的方法，本发明还涉及一种三维物体成型方法。

背景技术

三维（3D）快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后，打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。

三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分层实体制造（Laminated object manufacturing, LOM)、选择性激光烧结（Selective laser sintering, SLS)、熔融沉积成型（Fused deposition modeling, FDM)。目前，FDM类型的三维打印机主要是利用线形打印材料在高温熔融以后，按照打印模型层层堆积而产生三维物体。

FDM类型的三维打印方法由于成本低廉、操作简便等优点，其已经在多个领域中开始运用和普及。本申请人在申请号分别为CN201410081000.9、CN201510054483.8、CN201410410269.7和CN201410609259.6的中国发明专利申请中公开了FDM类型的三维打印机，这些申请文件的全文作为本发明申请的参考而引入。

按照目前的打印精度，大部分FDM类型的三维打印机输出的丝状材料为0.1毫米至0.2毫米，由于这种成型的三维物体是分层堆积而形成的，因此相邻的两个层之间会存在一定的细小间隙，从而导致三维成型物体的外表面不光滑，降低美观性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够使得三维成型物体的表面更加光滑、均匀、美观的三维成型物体的表面处理液。

本发明的另一目的是提供一种上述三维成型物体的表面处理液的制备方法。

本发明的再一目的是提供一种利用上述三维成型物体的表面处理液的三维物体成型方法。

本发明提供的三维成型物体的表面处理液包括高黏度环氧树脂、稀释剂和胺类固化剂；其中，高黏度环氧树脂为胺类固化环氧树脂，高黏度环氧树脂的黏度为35000±500mpas；稀释剂包括低黏度环氧树脂和反应活性剂，低黏度环氧树脂的黏度为15000±500mpas；高粘度环氧树脂与低黏度环氧树脂形成体系环氧树脂；胺类固化剂的重量与体系环氧树脂的重量比在0.8倍参数比至1.2倍参数比之间，参数比为胺类固化剂的胺当量与体系环氧树脂的环氧当量之间的比例值；反应活性剂的重量占稀释剂的重量的质量分数在0.5%至30%之间。

由上述方案可见，当上述表面处理液应用于三维物体的表面处理时，只需要一次刷涂而无需反复操作，涂层坚硬且柔韧性好、耐磨性优、抗划伤性好、耐撞击性优。另外，这种表面处理液与打印材料的附着力良好，表面不易剥落。在现有的环氧树脂的固化方式中，一般是选取高黏度环氧树脂，然后加入一定量的化学溶剂对高黏度环氧树脂进行稀释，这样才能够得到黏度合适的用于固化的反应液体，然而，这种方式不适合用于三维成型物体的表面处理。一方面，化学溶剂的使用非常不环保，其散发出的化学气味对周围环境具有显著影响，对人们的健康特别是儿童健康具有潜在危害；另一方面，采用化学溶剂时，其固化时间缓慢，固化效果也不容易控制，直接应用在三维成型物体的表面处理时不能够达到满意的效果。本发明采用胺类固化剂的方案能够使得处理液的固化温度在室温下即可进行，无需加热、烘烤等步骤，使用更加简捷、合理。此外，反应活性剂的加入使得环氧树脂的固化活性更高，对活性的控制作用进一步加强。此外，胺类固化剂的一个重要参数是胺值，胺值决定了固化剂与环氧树脂之间的最佳用量比例，在本发明的上述方案中虽然没有给出胺类固化剂与环氧树脂之间的用量比例，但是本领域技术人员根据使用的具体胺值就能够很容易地确定出两者之间的用量比例。举例来说，胺值在180至320左右时E51型环氧树脂与固化剂的最佳用量为1：1，胺值在320至380左右时的配比在2：1，480至600左右时则为4：1。当然，在实际操作中，本领域技术人员还会对这一最佳比例进行适当微调，以找到最合适的反应比例。此外，本发明的胺当量是化学物质胺含有活泼氢数目的一种量度，是胺的分子量除以其含有的活泼氢个数的商；环氧当量是指含一个环氧基的树脂量(克/当量)，即环氧树脂的平均分子量除以每一分子所含环氧基数量的值。举例来说，如环氧当量100的树脂200g，以间苯二胺为固化剂，计算结果以54g固化剂用量为佳。