技术领域本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于3D打印的蕾丝面料及其制备方法。
背景技术：
3D打印技术为快速成型技术的一种，3D打印技术是集成了计算机辅助设计、分层制造技术、机械工程、激光技术、逆向工程技术、材料科学、数控技术，将设计理念精确直接地制造成具有一定功能的原型。而且，3D打印技术可借助影像技术虚拟出3D结构，依据构造出的片层模型数据，在快速成形机中组层打印，构建出实体。3D打印技术在珠宝、鞋类、建筑、航空航天和生物医疗方面已经有所应用，但是在纺织服装领域的应用较为少见。中国专利CN103353830A公开的一种基于三维编织的3D打印方法，将三维编织方法与三维打印方法相结合，先将要加工的三维模型分层获得三维数据信息，然后在层内和相邻层之间采用45°和135°两种方向进行交错循环编织，再利用可覆盖相邻两层的纤维进行纵向编织。该方法增强了三维打印产品的强力，扩展了产品的应用领域。中国专利CN104428126B公开的一种向织物的直接打印技术，将织物中较为平坦的至少一部分固定在三维打印系统的托盘上，根据设计的图案直接将三维材料直接打印，固化成形，再将物品从三维打印系统中移除。该方法主要运用于制作鞋类物品。中国专利CN104924611A公开的使用3D打印的鞋类组装方法，将鞋类物品中的针织物或者编织物进行编码，通过打印服务器和交换装置将数据传输入三维打印机装置，经三维打印装置中的托盘将纺织品、天然织物、合成织物、针织物、编织材料、非编织材料、网状物、皮革、合成皮革、聚合物、橡胶或者泡沫固定，利用油墨、树脂、丙烯酸类、聚合物、热塑性材料、热固性材料或者光固化材料从打印头打印和紫外灯固化的作用直接得到织物鞋面的底部。由上述现有技术可知，目前基于三维打印技术的纺织服装方面的运用还十分少见，原因在于三维打印技术难以满足传统纺织面料强力、厚重和批量化生产等需要。蕾丝面料与传统的交织面料不同，具有轻薄、通透、花纹复杂的特性，高档的蕾丝面料制备工艺复杂，将三维打印技术运用于高档蕾丝面料的设计与制作中具有一定市场前景。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于3D打印的蕾丝面料及其制备方法，选用蚕丝蛋白、光敏树脂和光固化剂作为原料制备三维打印材料，并采用逐层打印、固化、去除多余物质的方法制备形成蕾丝面料，该方法制备的蕾丝面料花型复杂，层次多，而且蕾丝面料兼具蚕丝的亲肤性和树脂的柔韧和强度，具有一定的服用性，属于一种高档蕾丝面料。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于3D打印的蕾丝面料，所述基于3D打印的蕾丝面料由三维打印材料经三维打印装置制备而成，所述基于3D打印的蕾丝面料采用逐层打印、光固化、去除多余材料的方法构成。作为上述技术方案的优选，所述三维打印材料为液体状，所述三维打印材料中包括蚕丝蛋白、光敏树脂和光固化剂，本发明还提供一种基于3D打印的蕾丝面料的制备方法，包括以下步骤：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用；(2)在避光环境下，将蚕丝蛋白溶液中添加光固化剂，充分搅拌，再加入光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料；(3)将步骤(2)制备的三维打印材料作为原料，依据步骤(1)得到的蕾丝面料的数据，经三维打印机喷嘴打印、光固化和去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，蚕丝蛋白溶液中蚕丝蛋白的质量分数为8-10％，蚕丝蛋白的相对分子质量为60-110kDa。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，光固化剂为二芳基碘盐或者芳茂铁盐，光敏树脂为环氧丙烯酸酯或者为聚氨酯丙烯酸酯。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，三维打印材料中的组分，按重量份计，包括蚕丝蛋白100份，光固化剂8-15份，光敏树脂20-40份。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，三维打印材料的粘度为6-25mPa·s，表面张力为30-50N/m。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，三维打印机喷嘴的分辨率为180dpi，喷嘴孔直径为20μm。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，光固化的温度为60-70℃，光固化的时间为30-60s。作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，去除多余的三维打印材料的方法为热风处理，热风的温度为50℃，风速为0.5-1m/s，处理时间0.5-1s。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明制备的基于3D打印的蕾丝面料选用的三维打印材料中含有蚕丝蛋白、光固化剂和光敏树脂，蚕丝蛋白具有生物相容性，具有很好的柔性和可加工性，在光固化剂的作用下，逐步由液体形成胶状再至固体状态，而且三维打印材料中还含有光敏树脂，本发明选用的环氧丙烯酸酯或者为聚氨酯丙烯酸酯，其固化速度快，固化效果好，具有一定的粘接性能，可以很好地包覆于蚕丝蛋白的周围形成稳定的固化材料。(2)本发明制备的基于3D打印的蕾丝面料采用逐层打印、固化、去除多余物质的方法制备形成蕾丝面料，该制备方法精细，层次多，可使用于各种层次复杂花型的制备，而且层次越薄材料的固化效果越好，越能保证花型的稳定性。(3)本发明制备的基于3D打印的蕾丝面料花型复杂，层次多，而且蕾丝面料兼具蚕丝的亲肤性和树脂的柔韧和强度，具有一定的服用性，属于一种高档蕾丝面料。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例1：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用。(2)在避光环境下，按重量份计，将100份相对分子质量为60kDa蚕丝蛋白的质量分数为8％的蚕丝蛋白溶液中添加8份的二芳基碘盐光固化剂，充分搅拌，再加入20份的环氧丙烯酸酯光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料。(3)将粘度为6mPa·s，表面张力为30N/m的三维打印材料作为原料，依据蕾丝面料的数据，经分辨率为180dpi，直径为20μm的三维打印机喷嘴打印，在60℃下光固化30s，经温度为50℃和风速为0.5m/s的热风处理0.5s去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。实施例2：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用。(2)在避光环境下，按重量份计，将100份相对分子质量为110kDa蚕丝蛋白的质量分数为10％的蚕丝蛋白溶液中添加15份的芳茂铁盐光固化剂，充分搅拌，再加入40份的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料。(3)将粘度为25mPa·s，表面张力为50N/m的三维打印材料作为原料，依据蕾丝面料的数据，经分辨率为180dpi，直径为20μm的三维打印机喷嘴打印，在70℃下光固化60s，经温度为50℃和风速为1m/s的热风处理1s去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。实施例3：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用。(2)在避光环境下，按重量份计，将100份相对分子质量为80kDa蚕丝蛋白的质量分数为9％的蚕丝蛋白溶液中添加12份的二芳基碘盐光固化剂，充分搅拌，再加入30份的聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料。(3)将粘度为15mPa·s，表面张力为45N/m的三维打印材料作为原料，依据蕾丝面料的数据，经分辨率为180dpi，直径为20μm的三维打印机喷嘴打印，在65℃下光固化45s，经温度为50℃和风速为0.7m/s的热风处理0.9s去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。实施例4：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用。(2)在避光环境下，按重量份计，将100份相对分子质量为100kDa蚕丝蛋白的质量分数为9％的蚕丝蛋白溶液中添加12份的芳茂铁盐光固化剂，充分搅拌，再加入25份的环氧丙烯酸酯光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料。(3)将粘度为20mPa·s，表面张力为40N/m的三维打印材料作为原料，依据蕾丝面料的数据，经分辨率为180dpi，直径为20μm的三维打印机喷嘴打印，70℃下光固化50s，经温度为50℃和风速为0.5m/s的热风处理1s去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。实施例5：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用。(2)在避光环境下，按重量份计，将100份相对分子质量为110kDa蚕丝蛋白的质量分数为8％的蚕丝蛋白溶液中添加15份的芳茂铁盐光固化剂，充分搅拌，再加入20份的环氧丙烯酸酯光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料。(3)将粘度为20mPa·s，表面张力为40N/m的三维打印材料作为原料，依据蕾丝面料的数据，经分辨率为180dpi，直径为20μm的三维打印机喷嘴打印，在70℃下光固化40s，经温度为50℃和风速为0.8m/s的热风处理0.9s去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。实施例6：(1)利用计算机辅助设计将蕾丝面料的花纹进行设计建模，再将建成的三维模型逐层扫描得到蕾丝面料的数据，将蕾丝面料的数据传输入打印设备中备用。(2)在避光环境下，按重量份计，将100份相对分子质量为100kDa蚕丝蛋白的质量分数为8％的蚕丝蛋白溶液中添加12份的二芳基碘盐或者芳茂铁盐光固化剂，充分搅拌，再加入25份的环氧丙烯酸酯或者为聚氨酯丙烯酸酯光敏树脂，混合均匀后得到三维打印材料。(3)将粘度为18mPa·s，表面张力为35N/m的三维打印材料作为原料，依据蕾丝面料的数据，经分辨率为180dpi，直径为20μm的三维打印机喷嘴打印，在70℃下光固化50s，经温度为50℃和风速为0.6m/s的热风处理1s去除多余的三维打印材料，逐层重复上述步骤，得到基于3D打印的蕾丝面料。经检测，实施例1-6制备的基于3D打印的蕾丝面料的弹性、机械强度的结果如下所示：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6断裂伸长率(％)7.65.46.26.47.06.9断裂强度(cN)36.439.537.237.338.436.9由上表可见，本发明制备的基于3D打印的蕾丝面料具有一定的弹性和强力，具有一定的服用性能。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。