(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210824390.9 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 杜艾　杨建明　周斌　韩东晓　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 姚鸿俊 (51)Int.Cl. C08G 73/10(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 3/28(2006.01) B33Y 70/00(2020.01) B33Y 70/10(2020.01) (54)发明名称 一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直 写成型墨水基材及其制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种墨水成分可控的纳米多级 结构化3D直写成型墨水基材及其制备方法。 该墨 水基材的制备方法包括以下步骤： 将前驱体A:4, 4'‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯， B:3,3',4, 4'‑二苯甲酮四甲酸二酐加入1 ‑甲基‑2‑吡咯烷 酮中， 得到前驱体溶液； 将所获得的前驱体溶液 中加入交联剂， 再加入脱水剂(若要实现墨水基 材的掺杂， 则先加入功能纳米材料， 再加入脱水 剂， 搅拌； 与现有技术相比， 本发明所述材料具有 制备方法简单、 合成 效率高、 墨水成分灵活可调、 可加工性良好和结构具纳米多级化等优点， 在航 天、 无线电子、 建筑、 海水淡化、 电磁防护等领域 有着广阔的应用前 景。 权利要求书1页 说明书6页 附图7页 CN 115028836 A 2022.09.09 CN 115028836 A 1.一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的制备方法， 其特征在 于， 该方法包括以下步骤： 将前驱体4,4' ‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯和3,3',4,4' ‑二苯甲酮四甲酸二酐加 入溶剂中， 搅拌后得到前驱体溶 液； 向前驱体溶液中再加入交联剂和脱水剂， 搅拌后， 然后进行静置， 即得到墨水成分可控 的纳米多 级结构化3D直写成型墨水基材。 2.根据权利要求1所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特 征在于， 加入脱水剂前加入功能纳米材 料。 3.根据权利要求1所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特征在于， 所述的4,4' ‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯和3,3',4,4' ‑二苯甲 酮四甲酸 二酐的摩尔比为(90 ‑110):(90‑110)。 4.根据权利要求1所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特征在于， 所述的前驱体溶液中4,4' ‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯和3, 3',4,4'‑二苯甲酮四甲酸 二酐的总质量分数为8 ‑12％。 5.根据权利要求1所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特 征在于， 所述的交联剂为1,3,5 ‑三(4‑氨基苯基)苯。 6.根据权利要求1所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特征在于， 所述的交联剂与4,4' ‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯的摩尔比为 1:(90‑110)。 7.根据权利要求1所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特征在于， 所述的脱 水剂为乙酸 酐和吡啶组成的混合物， 其中， 乙酸 酐、 吡啶和 4,4'‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯的摩尔比为(2 ‑4):(2‑4):1。 8.根据权利要求2所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特 征在于， 所述的功能纳米材 料包括但不限于碳纳米管或纳米氧化钴。 9.根据权利要求8所述的一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直写成型墨水基材的 制备方法， 其特征在于， 功能纳米材料加入量是前驱体4,4' ‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联 苯和3,3' ,4,4'‑二苯甲酮四甲酸 二酐的总质量的0 ‑11％。 10.一种如权利要求1 ‑9任一项所述方法制备的墨水成分可控的纳米多级结构化3D直 写成型墨水基材。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115028836 A 2一种墨水成分可控的纳米多级结构化3D直 写成型墨 水基材及 其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于纳 米多级结构 化材料及3D打印领域， 尤其是涉及一种墨水成分可控的 纳米多级结构化3D直写成型墨水基材及其制备 方法。 背景技术 [0002]3D直写成型打印技术可用于制备各种材质及性能的材料， 其应用领域非常广泛， 包括电机学、 结构材料、 组织工程以及软体机器人等等。 该技术所使用的墨水类型有很多 种， 比如导电胶、 弹性体以及水凝胶等等。 这些墨水都具有流变性能(比如粘弹性、 剪切稀 化、 屈服应力等)， 有助于 3D打印过程的实施。 [0003]纳米多级结构化墨水的3D直写成型兼具气凝胶的纳米分级多孔结构和3D打印的 定制宏观结构的优点， 在 超级电容器、 热管理、 组织工程和航空航 天等领域有着很好的应用 前景。 墨水的剪切变稀流变学特性以及足够的储能模量是3D直写成型的前提。 但墨水 的流 动性会随着墨水的老化而降低， 直至在打印过程中无法挤出。 [0004]为了解决上述问题， 需要合理地控制墨水的老化速率， 使其在3D直写成型过程中 具有更长的挤出时间。 同时， 墨水成分的改变也会影响墨水的流动性， 甚至很大程度上会导 致墨水配制的失败。 业内迫切寻找一种墨水成分可控的纳米多级 结构化3D直写成型 墨水基 材。 发明内容 [0005]本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种制 备方法简单、 成本较低的墨水成分可控的纳米多级 结构化3D直写成型墨水基材及其制备方 法。 [0006]本发明的目的可以通过以下技 术方案来实现： [0007]该发明的基本思路是通过精确调控墨水前驱体溶液的流变学参数， 并合理的控制 其老化速率， 来实现可用于3D直写成型的纳米多级结构化墨水基材 的制备。 首先是用前驱 体4,4'‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯和3,3',4,4' ‑二苯甲酮四甲酸二酐以及有机溶剂 合成前驱体溶液， 然后依 次加入交联剂、 脱水剂， 常温下进行一定时间的化学亚胺化后， 即 成为可用于 3D直写成型的纳米多 级结构化墨水基材， 其具体方案如下： [0008]一种墨水成分可控的纳 米多级结构化3D直写成型墨水基材的制备方法， 该方法包 括以下步骤： [0009]将前驱体4,4' ‑二氨基‑2,2'‑二甲基‑1,1'‑联苯和3,3',4,4' ‑二苯甲酮四甲酸二 酐加入溶剂中， 搅拌后得到前驱体溶 液； 溶剂可以是1 ‑甲基‑2‑吡咯烷酮。 [0010]向前驱体溶液中再加入交联剂和脱水剂， 搅拌后， 在常温下静置， 进行一定时间的 化学亚胺化过程， 即得到墨水成分可控的纳米多 级结构化3D直写成型墨水基材。 [0011]进一步地， 加入脱水剂前加入功能纳米材 料。说　明　书 1/6 页 3 CN 115028836 A 3