CN105294924A - 一种氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光固化技术领域，具体为一种氧化石墨烯与丙烯酸酯的光固化材料及制备方法。该材料由丙烯酸酯、经过表面处理的氧化石墨烯、助剂及光引发剂组成。本发明首先将偶联剂按质量分数加入到干燥的氧化石墨烯中，进行机械研磨；将表面处理后的氧化石墨烯加入到丙烯酸、助剂及光引发剂的混合物中，进行机械搅拌。本发明的材料在405纳米波长光照射下固化成型，外观是深褐色。该复合材料可应用于3D打印的数字投影成型(DLP)技术。
Description
技术领域
本发明属于光固化材料技术领域，具体涉及了氧化石墨烯复合丙烯酸酯的光固化材料及制备方法。
背景技术
紫外光固化通过光引发剂产生自由基等，交联通过不饱和键进行。在紫外光辐射下，液态树脂中的光引发剂被激发，产生自由基或阳离子，引发材料中带不饱和键的化合物发生聚合反应，交联成网状固化膜。紫外光固化自由基固化经过以下步骤：首先光引发剂在一定波长的光的照射下吸收紫外光能量，引发剂分子从基态跃迁变成激发态，其分子结构中的共价键，经过单线态或三线态，断裂或提氢，产生能够引发单体聚合的活性碎片初级自由基，初级自由基与单体加成，形成单体自由基;在链引发阶段产生的单体自由基活性不减，它与第二个单体或齐聚物分子反应生成新的自由基，新的自由基活性仍然不衰减，继续与其他反应性分子结合成重复单元更多的链自由基，最终生成大分子，随着反应程度的迅速提高，光敏树脂固化;除了极其少数的自由基活性中心不能终止以外，活性自由基最终以偶合方式和歧化方式而相互作用而终止。几乎所有成分参与交联聚合，可视为100%固含量材料。
3D打印（3DPrinting）技术属于增材制造或增量制造方法，是指一种与传统的材料去除加工方法截然相反的，通过增加材料、逐层制造方式，获得与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型。DLP数字投影成型（DLP）是采用动态掩膜曝光来，实现单位时间面图形固化成型，可以大大提高了成形速率，为获得一类更低制造成本、更高成型速度的3D打印级提供了一种崭新而有效的技术方案。近几年来，国内外开发的DLP光固化材料，在放置一段时间后容易开裂；并且受技术的局限性，表观颜色单一，呈现绿色或黄色。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料及制备方法。
本发明提供的氧化石墨烯改性的光固化材料，是将氧化石墨烯与丙烯酸酯、助剂及光引发剂进行复合而制备得到，所用的原材料按质量份数计如下：
丙烯酸酯85-95；
氧化石墨烯6-0.5；
引发剂Easepi7845-1；
助剂3-1。
本发明中，氧化石墨烯是单层结构的，厚度为0.5-1纳米，横向尺寸0.5-2微米。
本发明中，氧化石墨烯是经过偶联剂进行表面处理的，所采用的偶联剂是公认的KH550或YDH-42硅烷偶联剂。所述的硅烷偶联剂用量是氧化石墨烯质量的0.5-3%。氧化石墨烯经过表面处理后，能够在丙烯酸酯树脂中高度分散，从而减少光散射。
本发明中，丙烯酸酯是以下化合物中的一种或几种：丙烯酸正丁酯，三丙二醇二丙烯酸酯，甲基丙烯酸烯丙酯，丙烯酸-2-乙基己酯，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，四氢呋喃丙烯酸酯，月桂酸丙烯酸酯。这些单体含有不饱和双键，能够形成链增长反应。
本发明中，助剂是以下化合物中的一种，2，4-二乙基硫杂蒽酮，异丙基硫杂蒽酮，4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮。助剂的作用是加强对405纳米波长光的吸收。
本发明提供的氧化石墨烯改性的光固化材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将偶联剂按质量分数加入到干燥的氧化石墨烯中，通过机械研磨，氧化石墨烯进行表面处理；
(2)将表面处理后的氧化石墨烯加入到丙烯酸酯、助剂及光引发剂的混合物中，进行机械搅拌，即得到均匀的混合液。
本发明制备的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，在405纳米波长光的照射下固化成型，即获褐色、强度高的器件。
本发明的该混合液材料可应用于3D打印的DLP技术，所用光源波长是405纳米。
具体实施方式
实施例1
将氧化石墨烯放置100℃的烘箱里，干燥1小时后取出，按质量分数加入1%的硅烷偶联剂KH550,采用高速粉碎机进行混合15分钟，转速3000转/分钟。然后将表面处理后的氧化石墨烯（质量分数为1%）加入到丙烯酸正丁酯（质量分数为50%）、三丙二醇二丙烯酸酯（质量分数为45%）、光引发剂784（质量分数为3%）及助剂异丙基硫杂蒽酮（质量分数为1%）的混合物中，进行机械搅拌，转速400转/分钟，得到混合溶液。表面处理后的氧化石墨烯、丙烯酸正丁酯、三丙二醇二丙烯酸酯、光引发剂784及异丙基硫杂蒽酮的质量分数合计为100%。在405纳米波长光照射下，混合溶液可以固化成型，外观是深褐色。
实施例2
将氧化石墨烯放置100℃的烘箱里，干燥1小时后取出，按质量分数加入1%的硅烷偶联剂KH550,采用高速粉碎机进行混合15分钟，转速3000转/分钟。然后将表面处理后的氧化石墨烯（质量分数为5%）加入到丙烯酸-2-乙基己酯（质量分数为87%）、光引发剂784（质量分数为5%）及助剂2，4-二乙基硫杂蒽酮（质量分数为3%）的混合物中，进行机械搅拌，转速400转/分钟，得到混合溶液。在405纳米波长光照射下，混合溶液可以固化成型，外观是深褐色。
实施例3
将氧化石墨烯放置100℃的烘箱里，干燥1小时后取出，按质量分数加入1%的硅烷偶联剂KH550,采用高速粉碎机进行混合15分钟，转速3000转/分钟。然后将表面处理后的氧化石墨烯（质量分数为0.5%）加入到甲基丙烯酸烯丙酯（质量分数为94%）、光引发剂784（质量分数为3%）及助剂异丙基硫杂蒽酮（质量分数为2.5%）的混合物中，进行机械搅拌，转速400转/分钟，得到混合溶液。在405纳米波长光照射下，混合溶液可以固化成型，外观是深褐色。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于是由氧化石墨烯与丙烯酸酯、助剂及光引发剂进行复合而制备得到，所用的原材料按质量份数计如下：
丙烯酸酯85-95；
氧化石墨烯6-0.5；
引发剂Easepi7845-1；
助剂3-1。
2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的氧化石墨烯是单层的，厚度为0.5-1纳米，横向尺寸0.5-2微米。
3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的氧化石墨烯是经过硅烷偶联剂KH550或YDH-42表面处理的。
4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的硅烷偶联剂用量是氧化石墨烯质量的0.5-3%。
5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的丙烯酸酯是以下化合物中的一种或几种：丙烯酸正丁酯，三丙二醇二丙烯酸酯，甲基丙烯酸烯丙酯，丙烯酸-2-乙基己酯，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，四氢呋喃丙烯酸酯，月桂酸丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的助剂是以下化合物中的一种：2，4-二乙基硫杂蒽酮，异丙基硫杂蒽酮，4,4'-二(N,N-二甲氨基)二苯甲酮。
7.如权利要求1-6之一所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将偶联剂按质量分数加入到干燥的氧化石墨烯中，通过机械研磨，氧化石墨烯进行表面处理；
(2)将表面处理后的氧化石墨烯加入到丙烯酸酯、助剂及光引发剂的混合物中，进行机械搅拌，即得到均匀的混合液。
8.根据权利要求1所述的氧化石墨烯与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于在405纳米波长光的照射下固化成型，即获褐色、强度高的器件。
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|---|---|---|---|---|
| CN103819656A (zh) * | 2014-02-18 | 2014-05-28 | 青岛科技大学 | 一种氧化石墨烯/光固化树脂复合材料及其制备方法和应用 |
| CN104311713A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-28 | 广州大学 | 一种石墨烯/环氧丙烯酸复合树脂及其imd油墨的制备方法 |
| CN104830159A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-08-12 | 青岛科技大学 | 一种含石墨烯的光固化色浆的制备方法及应用 |
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- 2015-11-16 CN CN201510777960.3A patent/CN105294924A/zh active Pending
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