一種fdm用溫敏變色材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于三維打印機的打印材料，具體涉及一種FDM用溫敏變色材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于熔融堆積成型方式(FDM)技術(shù)適應(yīng)和滿足了現(xiàn)代先進制造業(yè)快速發(fā)展、產(chǎn)品研發(fā)周期急劇縮短的需求，使得FDM的發(fā)展十分迅速，成為近年來制造業(yè)最為熱門的研究與開發(fā)課題之一。目前，F(xiàn)DM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空航天、工藝品、裝飾品、機械制造、藝術(shù)品和建筑等行業(yè)，并取得顯著的經(jīng)濟效益。
[0003]目前FDM用的材料主要為透明、琥珀色等淺色系，可通過加入著色劑，豐富FDM材料顏色。如申請?zhí)枮?01510042284.5的中國專利文獻公開了一種用于三維打印機的低熔點樹脂材料及兩種制造方法，主要是將石油基樹脂、生物樹脂、脫模劑、著色劑等通過雙螺桿擠出機進行熔融混煉后擠出為圓柱形絲狀材，可通過改變著色劑顏色，制備不同顏色的FDM用低熔點樹脂材料。但隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們在追求外觀形狀和功能的同時，更注重產(chǎn)品多樣性、功能性和個性化。溫敏性變色的壁紙、涂料、日用品等產(chǎn)品以其獨特的創(chuàng)意和溫馨、個性化的設(shè)計風(fēng)格，已獲得廣大青年消費者的青睞。如申請?zhí)枮?01410661051.9的中國專利文獻公開了一種變色塑料杯，其杯體采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，里、外層之間增設(shè)的中間層為熱敏變色層，該層可根據(jù)杯體中的水溫自動變換出多種顏色，有效的豐富了塑料杯的外觀性能，使塑料杯在使用時更具趣味性。因此，針對FDM技術(shù)開發(fā)一種溫敏變色材料及其制備方法具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供一種FDM用溫敏變色材料及其制備方法。這種材料打印制備的產(chǎn)品顏色隨溫度變化而變化。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種FDM用溫敏變色材料，其中各組分按照重量份配比為:熱塑性樹脂10?90份，溫敏變色粉體5?90份，偶聯(lián)劑0.1?5份，抗氧化劑0.01?3份，脫模劑0.05?2份。
[0007]優(yōu)選地，所述熱塑性樹脂為ABS、聚乳酸、人造橡膠、鑄蠟中的一種或幾種的混合物。
[0008]優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑、鋯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。
[0009]優(yōu)選地，所述脫模劑為乙烯蠟、聚丙烯蠟、米蠟、石蠟、硬脂酸鈣中的一種或幾種的混合物。
[0010]優(yōu)選地，所述抗氧化劑為受阻酚類抗氧劑、維生素E、類胡蘿卜素、枸櫞酸、乙二胺四乙酸、硫酯類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種的混合物。
[0011]優(yōu)選地，所述溫敏變色粉體屬于熱敏變色微膠囊。
[0012]優(yōu)選地，所述變色粉可逆變色溫度范圍為0_250°C。
[0013]上述FDM用溫敏變色材料的制備方法，包括以下步驟:
[0014](1)變色粉體表面處理:將5?90份的變色粉體在50?200°C攪拌并烘干，之后將0.1?5份的偶聯(lián)劑與干燥后的變色粉體在高混機內(nèi)攪拌并加熱活化，其中偶聯(lián)劑用于變色粉體表面改性，增加填料和聚合物之間的相容性，攪拌時間為5?30分鐘，攪拌溫度為40 ?80°C ；
[0015](2)原料共混:向表面處理后的變色粉體中依次加入0.01?3份的抗氧化劑、
0.05?2份的脫模劑和10?90份的熱塑性樹脂，其中抗氧化劑防止塑性樹脂氧化，脫模劑有利于聚合物擠出脫模，并在高混機中混合均勻，攪拌時間為20?60分鐘；
[0016](3)原料密煉:將共混后的粉料置于雙螺桿密煉機中密煉，密煉15?30分鐘，并通過擠出機擠出為圓柱形絲狀材料，即制得FDM用溫敏變色材料。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下有益效果:本發(fā)明使用的溫敏變色材料中含有一種或多種溫度特征的變色粉，隨溫度變化，可以實現(xiàn)多重顏色之間可逆變化，實現(xiàn)打印產(chǎn)品顏色隨溫度變化而變化。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。
[0019]實施例1:
[0020]首先將108.5克熱敏變色粉在80°C攪拌并烘干，變色粉屬于變色微膠囊，其中含有兩種溫度特征粉體，分別為變色溫度為15°C (溫度升高，紅色變透明)和變色溫度為60°C (溫度升高，黃色變透明)，低溫變色粉和高溫變色粉重量比為2: 3 ;接下來將2.2克硅烷偶聯(lián)劑與干燥后的變色粉體在高混機內(nèi)攪拌并加熱活化，攪拌時間為10分鐘，攪拌溫度為60°c;再向表面處理后的變色粉體中依次加入10.8克乙二胺四乙酸抗氧劑、10.8克聚硬脂酸鈣和867.8克人造橡膠，并在高混機中混合均勻，攪拌時間為30分鐘；最后將共混后的粉料置于雙螺桿密煉機中密煉，密煉20分鐘，并通過擠出機擠出為圓柱形絲狀材料，即制得FDM用溫敏變色材料。
[0021]以本實施例產(chǎn)品為原料，通過FDM打印的樣品在15°C以下，顏色為紅色和黃色的復(fù)合色，即橙紅色；當(dāng)溫度高于15°C時，樣品顏色中的紅色變成無色，樣品整體顯變成黃色；溫度繼續(xù)升高到60°C以上時，樣品顏色變?yōu)闊o色；逐漸降低溫度，樣品顏色依次是無色-黃色-橙紅色。如此，樣品的顏色隨溫度可逆變化。
[0022]實施例2:
[0023]首先將4281.6克熱敏變色粉在200°C攪拌并烘干，變色粉屬于變色微膠囊，隨溫度升高，其顏色由紫色變?yōu)橥该鳎兩珳囟葹?50°C ;接下來將4.8克鈦酸酯偶聯(lián)劑與干燥后的變色粉體在高混機內(nèi)攪拌并加熱活化，攪拌時間為5分鐘，攪拌溫度為80°C ;再向表面處理后的變色粉體中依次加入142.7克維生素E抗氧劑，95.1克聚丙烯蠟脫模劑和475.7克聚乳酸樹脂，并在高混機中混合均勻，攪拌時間為20分鐘；最后將共混后的粉料置于雙螺桿密煉機中密煉，密煉30分鐘，并通過擠出機擠出為圓柱形絲狀材料，即制得FDM用溫敏變色材料。
[0024]以本實施例產(chǎn)品為原料，通過FDM打印的樣品在250°C以下，顏色是紫色；當(dāng)溫度高于0°C時，樣品顏色變成無色；溫度再降到0°C以下，樣品顏色又變回紫色。如此，樣品的顏色隨溫度可逆變化。
[0025]實施例3:
[0026]首先將399.8克熱敏變色粉在50°C攪拌并烘干，變色粉屬于變色微膠囊，隨溫度升高，其顏色由紅色變?yōu)樗{色，變色溫度為0°C ;接下來將399.8克鋯偶聯(lián)劑與干燥后的變色粉體在高混機內(nèi)攪拌并加熱活化，攪拌時間為30分鐘，攪拌溫度為40°C ;再向表面處理后的變色粉體中依次加入0.8克枸櫞酸抗氧劑，4克乙烯蠟脫模劑和7195.6克ABS樹脂，并在高混機中混合均勻，攪拌時間為60分鐘；最后將共混后的粉料置于雙螺桿密煉機中密煉，密煉15分鐘，并通過擠出機擠出為圓柱形絲狀材料，即制得FDM用溫敏變色材料。
[0027]以本實施例產(chǎn)品為原料，通過FDM打印的樣品在0°C以下，顏色是紅色；當(dāng)溫度高于0°C時，樣品顏色變成藍色；溫度再降到0°C以下，樣品顏色又變回紅色。如此，樣品的顏色隨溫度可逆變化。
【主權(quán)項】
1.一種FDM用溫敏變色材料，其特征在于:其中各組分按照重量份配比為:熱塑性樹脂10?90份，溫敏變色粉體5?90份，偶聯(lián)劑0.1?5份，抗氧化劑0.01?3份，脫模劑.0.05?2份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FDM用溫敏變色材料，其特征在于:所述熱塑性樹脂為ABS、聚乳酸、人造橡膠、鑄蠟中的一種或幾種的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FDM用溫敏變色材料，其特征在于:所述偶聯(lián)劑用于填料表面改性，增加填料和聚合物之間的相容性，包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物偶聯(lián)劑、鋯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FDM用溫敏變色材料，其特征在于:所述脫模劑有利于聚合物擠出脫模，包括乙烯蠟、聚丙烯蠟、米蠟、石蠟、硬脂酸鈣中的一種或幾種的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FDM用溫敏變色材料，其特征在于:所述抗氧化劑防止塑性樹脂氧化，包括受阻酚類抗氧劑、維生素E、類胡蘿卜素、枸櫞酸、乙二胺四乙酸、硫酯類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或幾種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FDM用溫敏變色材料，其特征在于:所述溫敏變色粉體屬于熱敏變色微膠囊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的FDM用溫敏變色材料，其特征在于:所述變色粉可逆變色溫度范圍為0-250 °C。8.一種權(quán)利要求1-7所述材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)變色粉體表面處理:將5?90份的變色粉體在50?200°C攪拌并烘干，之后將.0.1?5份的偶聯(lián)劑與干燥后的變色粉體在高混機內(nèi)攪拌并加熱活化，攪拌時間為5?30分鐘，攪拌溫度為40?80°C ; (2)原料共混:向表面處理后的變色粉體中依次加入0.01?3份的抗氧化劑、0.05?.2份的脫模劑和10?90份的熱塑性樹脂，并在高混機中混合均勻，攪拌時間為20?60分鐘: (3)原料密煉:將共混后的粉料置于雙螺桿密煉機中密煉，密煉15?30分鐘，并通過擠出機擠出為圓柱形絲狀材料，即制得FDM用溫敏變色材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種FDM用溫敏變色材料，其中各組分按照重量份配比為：熱塑性樹脂10～90份，溫敏變色粉體5～90份，偶聯(lián)劑0.1～5份，抗氧化劑0.01～3份，脫模劑0.05～2份。上述材料的制備方法，包括以下步驟：變色粉體在50～200℃攪拌并烘干，之后將偶聯(lián)劑按設(shè)定配比與干燥后的變色粉體在高混機內(nèi)攪拌并加熱活化，攪拌時間為5～30分鐘，攪拌溫度為40～80℃；依次加入設(shè)定比例的抗氧化劑，脫模劑和熱塑性樹脂，并在高混機中混合均勻，攪拌時間為20～60分鐘；將共混后的粉料置于雙螺桿密煉機中密煉，密煉15～30分鐘，并通過擠出機擠出為圓柱形絲狀材料，即制得FDM用溫敏變色材料。本發(fā)明產(chǎn)品隨溫度變化，可以實現(xiàn)多重顏色之間可逆變化，實現(xiàn)打印產(chǎn)品顏色隨溫度變化而變化。
【IPC分類】C08K9/04, C08K9/06, C08L67/04, C08K5/17, C08K5/1545, C08L23/12, C08L21/00, C08K5/092, C08L55/02
【公開號】CN105295322
【申請?zhí)枴緾N201510750423
【發(fā)明人】黃俊俊, 丁明, 趙娣芳, 李明華, 韓成良, 謝勁松, 李夢雨, 劉琦
【申請人】合肥學(xué)院
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月28日