[发明专利]一种光敏三维打印的结构色材料及其制备方法

权利要求书

1.一种光敏三维打印的结构色材料，其特征在于，含有单分散纳米颗粒作为组装结构色材料的基础单元，以结构色材料的重量份为100份，所述结构色材料包括：单分散纳米颗粒5～15份：超支化聚氨酯丙烯酸树脂15～35份，活性稀释剂40～50份，醇类溶剂0～10份，光引发剂2～5份，助剂2～10份；

所述单分散纳米颗粒为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、二氧化硅、二氧化钛、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)、聚丙烯酰胺、四氧化三铁中的一种；所述单分散纳米颗粒的粒径在150nm～400nm；所述单分散纳米颗粒的单分散性PDI小于0.03。

2.根据权利要求1所述的结构色材料，其特征是：所述活性稀释剂可为自由基活性稀释剂，或者为自由基活性稀释剂和阳离子活性稀释剂的混合体；所述自由基活性稀释剂为单官能团丙烯酸酯、多官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体中的一种或几种；所述阳离子活性稀释剂为脂环族环氧或氧杂环丁烷中的一种或两种组合。

3.根据权利要求1所述的结构色材料，其特征是：所述的超支化聚氨酯丙烯酸树脂为含多个不饱和双键丙烯酸酯基封端的聚氨酯，是由异佛尔酮二异氰酸酯、季戊四醇多元醇或三羟甲基丙烷、二羟甲基丙酸、聚醚二醇和甲基丙烯酸羟乙酯反应得到；所述的季戊四醇或三羟甲基丙烷与所述的聚醚二醇单体摩尔配比在1：6～1：8；所述的超支化聚氨酯丙烯酸树脂的分子量为5000～8000。

4.根据权利要求1所述的结构色材料，其特征是：所述的超支化聚氨酯丙烯酸树脂为现已商业化的超支化聚酯逐步改性而成，采用异佛尔酮二异氰酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟乙基反应制得的中间产物对所述超支化聚酯的端羟基进行改性；所述的超支化聚氨酯丙烯酸树脂的分子量为5000～8000。

5.根据权利要求1所述的结构色材料，其特征是：所述的光引发剂包含Irgacure 184、Irgacure 1173、Irgacure 2959、Darocur ITX、二苯甲酮中的一种或几种；所述的光引发剂还包括三芳基硫鎓六氟锑酸盐、三芳基硫鎓六氟砷酸盐、三芳基硫鎓六氟磷酸盐中的一种；所述醇类溶剂为乙醇、乙二醇、苄醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的结构色材料，其特征是：所述的助剂包括分散剂、表面活性剂、阻聚剂、消泡剂、润湿剂、流平剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的结构色材料，其特征是：所述的结构色材料在室温下粘度在80～260mPa·s，表面张力在25～35mN/m。

8.一种如权利要求1所述光敏三维打印的结构色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将超支化聚氨酯丙烯酸树脂和活性稀释剂混合并搅拌均匀；

(2)然后加入光引发剂、部分醇溶剂和助剂，混合均匀；

(3)将单分散纳米颗粒分散到醇溶剂中充分润湿，分散均匀，最后加入到步骤(1)和(2)的混合溶液中，搅拌均匀，即得结构色材料，待用；

(4)先用系统设计彩色原件样本，将步骤(3)得到的结构色材料送入3DP实验机墨盒中，预热一段时间，结构色材料温度达到测试温度时，准备打印；打印机通过读取生成的二维图形信息，然后将这些二维图形逐层打印出来，并逐层固化，最后即可得到其三维彩色原件；

其中，所述单分散纳米颗粒为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、二氧化硅、二氧化钛、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸)、聚丙烯酰胺、四氧化三铁中的一种；所述单分散纳米颗粒的粒径在150nm～400nm；所述单分散纳米颗粒的单分散性PDI小于0.03；

以结构色材料的重量份为100份，各原料的重量份为：单分散纳米颗粒5～15份，超支化聚氨酯丙烯酸树脂15～35份，活性稀释剂40～50份，醇类溶剂0～10份，光引发剂2～5份，助剂2～10份。

9.根据权利要求8所述一种光敏三维打印的结构色材料的制备方法，其特征是：

所述活性稀释剂可为自由基活性稀释剂，或者为自由基活性稀释剂和阳离子活性稀释剂的混合体；所述自由基活性稀释剂为单官能团丙烯酸酯、多官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体中的一种或几种；所述阳离子活性稀释剂为脂环族环氧或氧杂环丁烷中的一种或两种组合；

所述的超支化聚氨酯丙烯酸树脂为含多个不饱和双键丙烯酸酯基封端的聚氨酯，是由异佛尔酮二异氰酸酯、季戊四醇多元醇或三羟甲基丙烷、二羟甲基丙酸、聚醚二醇和甲基丙烯酸羟乙酯反应得到；所述的季戊四醇或三羟甲基丙烷与所述的聚醚二醇单体摩尔配比在1：6～1：8；所述的超支化聚氨酯丙烯酸树脂的分子量为5000～8000；

所述的光引发剂包含Irgacure 184、Irgacure 1173、Irgacure 2959、Darocur ITX、二苯甲酮中的一种或几种；所述的光引发剂还包括三芳基硫鎓六氟锑酸盐、三芳基硫鎓六氟砷酸盐、三芳基硫鎓六氟磷酸盐中的一种；

所述醇类溶剂为乙醇、乙二醇、苄醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种；

所述的助剂包括分散剂、表面活性剂、阻聚剂、消泡剂、润湿剂、流平剂中的一种或几种；

所述的结构色材料在室温下粘度在80～260mPa·s，表面张力在25～35mN/m。