本發(fā)明屬于絕緣材料，具體涉及到一種3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、增材制造技術(shù)不同于傳統(tǒng)的等材料和減少材料的制造方法，它可以快速、輕松地生產(chǎn)各種設(shè)計的材料。3d打印已成為發(fā)展未來產(chǎn)品加工方法的主要途徑之一。其中，立體光刻sla技術(shù)是一種采用激光束逐點(diǎn)掃描液態(tài)光敏樹脂使之固化的快速成形工藝，因其精度高、只需要一個光源就能誘導(dǎo)光聚合而成為應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。此外，該方法能耗低，環(huán)境污染少，并且sla是唯一可以打印大型模型的光固化3d打印技術(shù)。然而，3d打印聚合物部件的應(yīng)用潛力依然有限，這主要是因為它們機(jī)械性能較弱。為了進(jìn)一步的工業(yè)發(fā)展，開發(fā)用于3d打印的高性能復(fù)合樹脂材料至關(guān)重要。
2、目前，國內(nèi)外研究提出了關(guān)于提高復(fù)合樹脂材料的綜合性能的三種方法：使用不同的單體，添加惰性填料或添加劑，以及采用環(huán)氧丙烯酸酯混合體系。在這些方法中，添加惰性填料或添加劑，如二氧化硅填料、硫酸鈣晶須填料、氧化石墨烯填料、聚硅氧烷核殼納米顆粒、碳基納米顆粒、聚酰亞胺和液晶(lc)樹脂，是最方便且最常用的方法。使用該種填料或添加劑減少了材料成型后的體積收縮，提高了所得結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。
3、普渡大學(xué)donglin團(tuán)隊將氧化石墨烯納米填料和立體光固化成型技術(shù)結(jié)合研究了增強(qiáng)光敏聚合物部件，該團(tuán)隊在sla前驅(qū)體中加入0.2％氧化石墨烯，使得打印復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和延展性提高。然而，傳統(tǒng)的氧化石墨烯等填料對復(fù)合樹脂材料拉伸強(qiáng)度和延展性的提升極其有限，由于氧化石墨烯片層之間的強(qiáng)相互作用，它們在環(huán)氧樹脂中容易發(fā)生團(tuán)聚，降低其在復(fù)合材料中的分散性和均勻性，不利于進(jìn)一步增強(qiáng)復(fù)合樹脂材料的綜合性能。同時，氧化石墨烯的加入可能會增加復(fù)合材料的脆性，特別是在高含量填料的情況下，限制了其在需要高韌性的應(yīng)用中的使用。并且聚合物取向時其機(jī)械性能會大幅度提升，傳統(tǒng)填料不具有調(diào)控3d打印聚合物光取向的作用。
4、液晶是物質(zhì)固態(tài)和液態(tài)之間的中間相，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性光學(xué)效應(yīng)。液晶具有固體晶體的分子取向特性，但會像液體一樣改變形狀。在相分離過程中，將液晶和聚合物混合成普通溶液。隨后噴灑混合物，液晶分子從聚合物中分離出來，作為獨(dú)特的lc液滴保留在介質(zhì)中。通過控制液晶/聚合物復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)具有特定性能的聚合物穩(wěn)定液晶(pslc)和聚合物分散液晶(pdlc)系統(tǒng)。pdlc膜是將液晶滴分散在聚合物基質(zhì)中，再通過熱固化、紫外照射等方法引發(fā)聚合得到的。但是采用該方法時液晶在聚合物基質(zhì)中的溶解度會降低，從而導(dǎo)致相分離并形成微相分離結(jié)構(gòu)。
5、因此，使用3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向，可以在打印過程中光的作用下調(diào)控復(fù)合樹脂材料取向性能，制備出機(jī)械性能優(yōu)異的高性能電工樹脂絕緣材料將對電工絕緣發(fā)展具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
2、鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。
3、因此，本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法。
4、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
5、在避光條件下，在丙烯酸酯預(yù)聚物中加入苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦，得到樹脂基體；
6、在樹脂基體中加入4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯液晶攪拌均勻并真空脫泡，得到4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯液晶/光敏樹脂復(fù)合材料；
7、將復(fù)合材料導(dǎo)入3d打印機(jī)料槽中進(jìn)行打印，打印出復(fù)合樹酯產(chǎn)品；
8、其中，所述丙烯酸酯預(yù)聚物由三丙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和三丙烯酸三羥甲基丙酯組成。
9、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述三丙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯的質(zhì)量比為5～6:2～3:1。
10、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦相較于丙烯酸酯預(yù)聚物的添加量為0.4～0.6wt％。
11、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯液晶相較于樹脂基體的添加量為2.7～7.3wt％。
12、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯液晶相較于樹脂基體的添加量為2.7～3.3wt％。
13、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述打印的方向包括垂直打印、平行打印中的一種。
14、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述打印的方向為垂直打印。
15、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述打印的分辨率為25～50μm。
16、作為本發(fā)明所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述打印的分辨率為25μm。
17、本發(fā)明的另一目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法制備得到的高性能復(fù)合樹脂。
18、本發(fā)明有益效果：
19、(1)本發(fā)明將4’戊基-4-氰基聯(lián)苯(5cb)與丙烯酸光敏樹脂共混所得到的pr-5cb樹脂，棒狀lc分子在樹脂基體中分散良好，可以有效地與樹脂基體結(jié)合，加入適當(dāng)?shù)?cb，在高速剪切條件下體系的黏度比商業(yè)油墨粘度低，為使用3d打印進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)提供了可能。
20、(2)通過控制3d打印方式、打印分辨率和5cb含量，可以有效提高3d打印產(chǎn)品的力學(xué)性能。在3wt％5cb添加量，垂直打印的方式下，打印分辨率為25μm時，復(fù)合樹脂產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能相較于商業(yè)墨水均有所提升。
21、(3)本發(fā)明將液晶與光敏樹脂基體摻雜，利用液晶的分子取向特性，在sla過程中，在沒有光子吸收的情況下，激光束提供的光電場，改變打印過程中的液晶分子取向，繼而誘導(dǎo)聚合物鏈進(jìn)入相同的取向，制備出高性能的復(fù)合樹脂材料。
1.一種3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述三丙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯的質(zhì)量比為5～6:2～3:1。
3.如權(quán)利要求1所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦相較于丙烯酸酯預(yù)聚物的添加量為0.4～0.6wt％。
4.如權(quán)利要求1所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯液晶相較于樹脂基體的添加量為2.7～7.3wt％。
5.如權(quán)利要求4所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述4-氰基-4'-戊基聯(lián)苯液晶相較于樹脂基體的添加量為2.7～3.3wt％。
6.如權(quán)利要求1所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述打印的方向包括垂直打印、平行打印中的一種。
7.如權(quán)利要求6所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述打印的方向為垂直打印。
8.如權(quán)利要求1所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述打印的分辨率為25～50μm。
9.如權(quán)利要求8所述的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂的制備方法，其特征在于：所述打印的分辨率為25μm。
10.一種如權(quán)利要求1～9任一所述的制備方法制備得到的3d打印技術(shù)誘導(dǎo)液晶取向的高性能復(fù)合樹脂。