[发明专利]一种3D打印聚苯乙烯系树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印聚苯乙烯系树脂及其制备方法，采用本体法聚合，将苯乙烯、丙烯酸酯、加入链转移剂和溶剂通过引发剂在一定的温度下采用本体法聚合得到产品，其中，原料单体为苯乙烯50‑95份，丙烯酸酯5‑50份，溶剂为5‑15份；引发剂为0.1‑1份；链转移剂为0.1‑3份。本发明公开的3D打印聚苯乙烯系树脂通过本体法聚合制得，具有后处理简单，产品纯净，分子量可调控、操作简单和应用前景广的特点，不会堵塞3D打印机的喷头。

技术领域：

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种本体法制备的3D打印聚苯乙烯树脂，通过本体法制备聚苯乙烯树脂材料。

技术背景：

3D打印自上世纪八十年代第一台3D打印机问世以来，经历了近30年的发展，已经逐步成为最具生命力的先进制造技术之一。3D打印又称为增材制造技术，一般原理是以数字模型为基础，将可粘合性材料如粉末状金属和高分子材料，通过逐层打印的方式制造出具有三维实体的制造技术。目前3D打印技术已广泛的应用到生物工程与医药、航天、建筑、汽车、模具制造、艺术制造等诸多领域。

不同的3D打印技术对成型材料有着不同的要求，但均都要有利于打印的快速准确成型，成型材料的性能决定了快速打印技术的成功与否。用于3D打印的高分子材料在打印过程中通过电加热方式将高分子材料加热至高于熔化温度，在计算机的控制下，将熔融的材料涂覆在工作台上，逐层堆积形成三维工件。高分子3D打印材料应具备高机械强度、低收缩率、适宜的熔融温度等基本条件。目前市场上用于3D打印的高分子材料在加工过程中需要维持较高的打印温度，通常高于200℃，限制了材料使用的广泛性，同时高温下会使高分子材料中的灰分挥发，影响人们的健康。

如果材料能实现在较低温度下实现3D加工，将能够增加材料在3D打印过程中安全可靠性，并能够实现材料在更多的3D打印机上使用，更易推广材料的普及。如所选用的产品纯净，产品在打印过程中无有毒害的助剂挥发，降低对人体及环境的损害与污染，更加适合在办公及家庭环境中推广使用。

发明内容：

为了解决现有材料不足，本发明的目的在于提供一种新型3D打印聚苯乙烯树脂材料及其制备方法，3D打印聚苯乙烯系材料采用本体方聚合，这种方法所生产的新型的3D打印聚苯乙烯树脂产品纯净、具有良好的力学性能、粘结度高，使用其进行3D打印，打印过程中无毒害物质挥发，打印制品具备高精度、高粘结强度与良好的力学性能。具体技术方案如下：

本发明所述的聚合物材料，苯乙烯50-95份；丙烯酸酯5-50份，溶剂为5-15份，引发剂为0.1-1份，链转移剂为0.1-3份。

所述的，丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正辛酯或丙烯酸异辛酯中的至少一种。

所述的，引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二碳酸酯中的至少一种。

所述的，链转移剂为正十二烷基硫醇或3-巯基丙酸异辛酯中的至少一种。

所述的，溶剂为甲苯或乙苯中的至少一种。

制备方法包括如下步骤：

将苯乙烯、丙烯酸酯、引发剂、链转移剂和溶剂按比例混合搅拌均匀，在四口烧瓶中加入20-40％原料液，剩余60-80％原料液加入滴液漏斗中，抽真空后持续通氮气，开始搅拌，搅拌速度200-400r/min，保持油浴温度80℃，反应30分钟后滴加剩余原料液，2-6小时滴加完。滴加完后反应1-4小时，然后停止反应，降至室温，加入N-N’二甲基甲酰胺溶解，倒入比例为1:1的甲醇或乙醇水溶液中析出产物，最后产物经抽滤，真空干燥后得到3D打印材料。

本发明采用本体法聚合，通过改变苯乙烯与丙烯酸酯比例调节树脂的玻璃化转变温度，通过引发剂和链转移剂的比例调节树脂的分子量及其分布。

本发明的有益效果是：