本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种适用于熔模铸造的新型材料及其制备方法。
背景技术：
熔模铸造工艺自埃及人首先使用以来，时至今天仍然具有很强的实用性，尤其在工业和珠宝制作领域，得到很好的应用；近几年，得益于立体光固化快速成型在制造业大量的应用，在很大程度上提升了模型制造的效率，但同时也带来了新的问题，其中最主要的是在石膏焙烧阶段由于高温塑料膨胀而引起的胀壳问题；国内外很多专利针对以上问题给出了各种解决方法，但都收效甚微，步骤繁琐；例如：专利(公告号：cn109134772a)公开了选用聚醚类丙烯酸酯，减少体系c,n，苯环等元素，在一定程度上改善了胀壳问题，但是胀壳问题仍然存在，铸件表面存在小的缺陷；专利(公告号：cn104109328a)公开了采用低分子量丙烯酸树脂等热塑性树脂作为蜡材料，该方法虽然新颖，但是树脂粘度大，不易打印出精细结构。市场期待更丰富多元的解决方案，有效的改进熔模铸造工艺，尤其在材料方面，急需改进。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种适用于熔模铸造的新型材料及其制备方法，用以解决现有技术中石膏焙烧阶段由于高温塑料膨胀而引起的胀壳问题。
本发明一方面提供了一种适用于熔模铸造的新型材料，包括如下重量份的组分：低聚物：20-60份，活性稀释剂：20-55份，可热收缩的微球：3-40份，引发剂：1-10份，助剂：0.01-8份；所述低聚物为可辐射固化的树脂，所述活性稀释剂为带有丙烯酸酯基团的单体、带有乙烯基的单体、带有马来酰亚胺基团的化合物中的一种或几种，所述可热收缩微球是由偏二氯乙烯和丙烯腈的共聚物组成壳体包围异丁烷气体构成，所述引发剂为光引发剂，所述助剂为消泡剂、流平剂和颜料。
进一步的，所述可辐射固化的树脂为聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、纯丙烯酸酯、聚酯多元醇丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的一种或几种。
进一步的，所述可辐射固化的树脂旋转粘度为1000-5000mpa.s.。
进一步的，所述带有丙烯酸酯基团的单体包括2-(1,2-环己烷-1,2-二羟基酰亚胺)乙基丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环已酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、四氢呋喃甲基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、十二烷基甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述可热收缩微球粒径为20-60um，粒径分布为正态分布，所述可热收缩微球颗粒为六方最紧密堆积或分散在其他组分中。
进一步的，所述光引发剂为二苯甲酮、安息香二甲醚、氯化二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、1-羟基环己基甲酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述颜料质量为总质量的0.01-10％,消泡剂质量为总质量的0.01-1％；流平剂质量为总质量的0.01-1％；所述颜料为直接染料、不溶性偶氮染料、活性染料、还原染料、可溶性还原染料、硫化染料、硫化还原染料、酞菁染料、氧化染料、缩聚染料、分散染料、酸性染料、酸性媒介及酸性含媒染料、碱性及阳离子染料中的一种或几种；所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述流平剂为丙烯酸类、有机硅类和氟碳化合物类中的一种或几种。
本发明另一方面提供一种适用于熔模铸造的新型材料的制备方法，包括如下步骤：
将低聚物、活性稀释剂和可热收缩微球按照一定质量配比搅拌混合并同时加热，保持物料温度在20-60℃的时间为30-100min，在搅拌结束前20-60min加入可热收缩微球微球，得到适用于熔模铸造的新型材料，整个过程在氮气气氛中进行。
本发明另一方面提供一种熔模铸造模型的制备方法，包括如下步骤：
(1)将适用于熔模铸造的新型材料经立体光固化成型得到固化物；
(2)将所述固化物用99％以上纯度的乙醇或异丙醇浸泡超声清洗2-10min，然后用热风吹干；
(3)将步骤(2)吹干后的固化物在uv光强为100-300mw且在隔绝空气条件下,均匀辐照10-60min。
采用上述本发明技术方案的有益效果是：
本发明在熔模铸造材料中加入可热收缩的微球，微球的塑料外壳非常薄，但微球仍保持相当大的强度，即使在压缩后也会恢复到膨胀状态，当温度高于一定温度时，微球释放异气体并坍塌，从而很好的避免了热膨胀导致的胀壳问题；采用本发明材料打印出的熔模铸造模型，使用简单，铸件精度高，表面效果佳，可大规模用于熔模铸造领域，具有很高的经济效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种适用于熔模铸造的新型材料的制备方法，按照质量配比称取各组份(除热可收缩微球外)后加入搅拌器内，将搅拌器内的物料在加热的同时进行混合搅拌，保持物料温度在60℃，混合搅拌90min，通入氮气，混合结束前30min时投入热可收缩微球，混合均匀后得到的树脂混合物，待用。
各组分的质量配比是：45g聚氨酯丙烯酸酯、30g甲基丙烯酸环已酯、1.8g安息香二甲醚、2.5g热可收缩微球，0.5g聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、0.3g有机硅改性聚硅氧烷。
将所制得的树脂混合物经form2打印测试样条得到固化物，将固化物经后处理工艺，制得测试样件；
后处理工艺是步骤一:用乙醇超声清洗5min,热风吹干；步骤二:在100w的uv光强下隔绝空气均匀曝光30min。
采用下表的测试方法对该实施例的测试样件进行性能测试，具体性能如下表1。
表1：实施例1产品性能测试数据表
实施例2
一种适用于熔模铸造的新型材料的制备方法，按照质量配比称取各组份(除热可收缩微球外)后加入搅拌器内，将搅拌器内的物料在加热的同时进行混合搅拌，保持物料温度在60℃，混合搅拌100min，通入氮气，混合结束前40min时投入热可收缩微球，混合均匀后得到的树脂混合物，待用。
各原料的质量配比是：100g聚酯丙烯酸酯、50g新戊二醇二丙烯酸酯、20g四氢呋喃甲基丙烯酸酯，2g安息香二甲醚、10g热可收缩微球，0.5g聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、0.3g有机硅改性聚硅氧烷，1g黄色色浆。
将所制得的树脂混合物经form2打印测试样条得到固化物，将固化物经后处理工艺，制得测试样件；
后处理工艺是步骤一:用乙醇超声清洗6min,热风吹干；步骤二:在200w的uv光强下隔绝空气均匀曝光30min。
采用下表的测试方法对该实施例的测试样件进行性能测试，具体性能如下表2。
表2：实施例2产品性能测试数据表
实施例3
一种适用于熔模铸造的新型材料的制备方法，按照质量配比称取各组份(除热可收缩微球外)后加入搅拌器内，将搅拌器内的物料在加热的同时进行混合搅拌，保持物料温度在50℃，混合搅拌50min，通入氮气，混合结束前20min时投入热可收缩微球，混合均匀后得到的树脂混合物，待用。
各原料的质量配比是：1kg环氧二丙烯酸酯、2kg二缩三乙二醇二丙烯酸酯、500g丙烯酸异冰片酯，500g安息香二甲醚、300g热可收缩微球，5g聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，5g黄色色浆。
将所制得的树脂混合物经form2打印测试样条得到固化物，将固化物经后处理工艺，制得测试样件；
后处理工艺是步骤一:用乙醇超声清洗3min,热风吹干；步骤二:在200w的uv光强下隔绝空气均匀曝光40min。
采用下表的测试方法对测试样件进行性能测试，具体性能如下表3。
表3：实施例3产品性能测试数据表
实施例4
一种适用于熔模铸造的新型材料的制备方法，按照质量配比称取各组份(除热可收缩微球外)后加入搅拌器内，将搅拌器内的物料在加热的同时进行混合搅拌，保持物料温度在60℃，混合搅拌40min，通入氮气，混合结束前30min时投入热可收缩微球，混合均匀后得到的树脂混合物，待用。
各原料的质量配比是：10kg环氧二丙烯酸酯、3kg二缩三乙二醇二丙烯酸酯、10kg丙烯酸异冰片酯，1kg安息香二甲醚、1kg热可收缩微球，50g聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚，50g黄色色浆。
将所制得的树脂混合物经form2打印测试样条得到固化物，将固化物经后处理工艺，制得测试样件；
后处理工艺是步骤一:用乙醇超声清洗5min,热风吹干；步骤二:在250w的uv光强下隔绝空气均匀曝光60min。
采用下表的测试方法对测试样件进行性能测试，具体性能如下表4。
表4：实施例4产品性能测试数据表
本发明在熔模铸造材料中加入可热收缩的微球，当温度高于一定温度时，微球释放异气体并坍塌，从而很好的避免了热膨胀导致的胀壳问题，加入可热收缩微球后，tga-50％温度得到明显提高；采用本发明材料打印出的熔模铸造模型，使用简单，铸件精度高，表面效果佳，可大规模用于熔模铸造领域，具有很高的经济效益。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。