本发明涉及3d打印高分子,尤其涉及一种复合墨水材料其制备方法和应用、墨水直写3d打印制备导热件的方法。
背景技术:
1、随着现代电子功率密度的快速增加,高效的散热已经成为包括通信、信息和储能技术在内的电子设备的新兴需求,因为微处理器的冷却速度越快,它可以运行得越快,因此运行性能越好。超高速高频器件在局部小范围内产生大量热量,从而产生工作功率比其平均值高出十倍以上的热点,尽管其他大部分地区的工作温度相对较低,但热导率低的设备可能会出现性能恶化甚至故障。导热复合材料是一种能快速传递大量热量的材料,可以有效的保护和延长电子器件的使用寿命。导热复合材料主要包括导热基体,如硅橡胶树脂,环氧树脂等。导热填料的分类主要有三类:金属、无机粒子以及碳材料。目前导热复合材料的局限在于其制备工艺,现在的导热复合材料大多采用模铸的方法进行制造,为了获取高导热性能,通常需要加入大量的导热填料,但是高填充量又会带来材料力学性能的缺失。为了获得性能优良的导热复合材料,势必需要在低填充量条件下获得更高的导热率。
2、近年来,各种材料的三维(3d)打印技术受到了越来越多的关注,因为它有潜力提供传统制造方法无法实现的独特功能,如简化制造工艺、增加设计自由度、新颖的形状因素、减轻重量、降低原型和制造成本。一般的3d打印方式有挤压式打印(fdm,diw等)、喷墨打印、光固化打印等。其中diw也称自动注浆成型。墨水材料储存于料筒中并和喷头连接与3轴cnc平台,通过螺杆或者气动压力控制装置使墨水挤出并在集体上成型。可以通过cad软件进行建模并输入到打印机中进行图案的构筑,打印过程中的参数和环境都会对材料的成型有较大影响。相较于其他打印技术,diw技术对于材料的要求较少,只需要满足打印所需的流变性能就可以进行打印。尤其适用于热固性材料的打印,例如硅橡胶。但是打印墨水也存在粘度难以调控,以及打印过程中墨水支撑等问题。
3、基于目前的打印墨水存在的缺陷,有必要对此进行改进。
技术实现思路
1、为了解决上述背景技术中的问题,本发明提供了一种复合墨水材料其制备方法和应用、墨水直写3d打印制备导热件的方法。该复合墨水材料的流变性和支撑性好,打印的导热件具有良好的柔韧性以及导热性。
2、为了实现上述目的,本发明是采用以下技术措施实现的。
3、第一方面,本发明提供了一种复合墨水材料,包括以下重量份组分:硅橡胶树脂≥600份、导热填料≤400份、固化剂≤70份;
4、所述硅橡胶树脂、导热填料、固化剂重量份之和为1000份。
5、优选的,所述硅橡胶树脂包括甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种。
6、优选的,所述导热填料包括氮化硼、氧化镁、氧化铝中的至少一种。
7、优选的,所述导热填料的粒径为1~10μm;
8、和/或,所述复合墨水材料,包括以下重量份组分:硅橡胶树脂600~680份、导热填料250~350份、固化剂50~70份;
9、硅橡胶树脂、导热填料、固化剂重量份之和为1000份。
10、第二方面,本发明还提供了一种所述的复合墨水材料的制备方法,包括以下步骤:
11、将导热填料加入至硅橡胶树脂混合得到硅橡胶混合液;
12、向硅橡胶混合液中加入固化剂,混合后,超声、离心以进行除泡,得到复合墨水材料。
13、优选的,离心速率为1000~6000r/min、离心时间为5~30min。
14、优选的,超声时间为5~30min。
15、第三方面,本发明还提供了一种所述的复合墨水材料或所述的制备方法制备得到的复合墨水材料在墨水直写3d打印制备导热件中的应用。
16、第四方面,本发明还提供了一种墨水直写3d打印制备导热件的方法,包括以下步骤:
17、将所述的复合墨水材料或所述的制备方法制备得到的复合墨水材料装入墨水直写3d打印设备的针筒中;
18、设置打印工艺参数,打印得到导热件。
19、优选的,打印工艺参数为:打印挤出压力为0.5~3mpa、打印针头的直径为0.7~1.2mm、打印速度为1~3mm/s。
20、本发明的相对于现有技术具有以下有益效果:
21、1、本发明的复合墨水材料包括硅橡胶树脂,导热填料及固化剂组分,本发明的复合墨水材料具有优异的剪切变稀的流变学性能、打印能力好、分散性好、且打印的导热件具有良好的导热率和柔韧性;此外,通过调控打印速度可以精确调控复合材料中导热粒子的取向度,进而调控所得导热制件的导热性能;
22、2、利用本发明制备所得的复合墨水材料进行墨水直写打印,所得制品是一种拥有其他打印方法难制备的兼具低填充量、高导热和高弹性的复合材料,并具有良好的拉伸强度,扩大了3d打印优异性能的导热复合材料的选择范围;
23、3、通过本发明制备所得的复合墨水材料粘度适中,支撑力好,使其适用于墨水直写打印加工,拓宽了复合材料墨水的制备途径,拓展了硅橡胶基复合材料的成型方法;利用本发明制备的复合材料墨水可以通过控制打印速度和方式,调控不同方向的热导率;本发明的复合墨水材料制备方法工艺条件成熟,制备过程简单,制造成本低,适合规模化生产。
1.一种复合墨水材料,其特征在于,包括以下重量份组分:硅橡胶树脂≥600份、导热填料≤400份、固化剂≤70份;
2.如权利要求1所述的复合墨水材料,其特征在于,所述硅橡胶树脂包括甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的至少一种。
3.如权利要求1所述的复合墨水材料,其特征在于,所述导热填料包括氮化硼、氧化镁、氧化铝中的至少一种。
4.如权利要求1~3任一所述的复合墨水材料,其特征在于,所述导热填料的粒径为1~10μm;
5.如权利要求1~4任一所述的复合墨水材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
6.如权利要求5所述的复合墨水材料的制备方法,其特征在于,离心速率为1000~6000r/min、离心时间为5~30min。
7.如权利要求5所述的复合墨水材料的制备方法,其特征在于,超声时间为5~30min。
8.一种如权利要求1~4任一所述的复合墨水材料或权利要求5~7任一所述的制备方法制备得到的复合墨水材料在墨水直写3d打印制备导热件中的应用。
9.一种墨水直写3d打印制备导热件的方法,其特征在于,包括以下步骤:
10.如权利要求9所述的墨水直写3d打印制备导热件的方法,其特征在于,打印工艺参数为:打印挤出压力为0.5~3mpa、打印针头的直径为0.7~1.2mm、打印速度为1~3mm/s。