[发明专利]一种紫外激光固化快速成型光敏树脂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于快速成型制造领域，涉及到紫外激光固化快速成型材料及制备方法。

背景技术

快速成型是20世纪80年代后期发展起来的一项快速设计及成型技术。 快速成型加工的核心思想是离散堆积成型。即：由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型：将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）；根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码：成型机制造一系列层片并自动将其联接起来，得到三维物理实体。快速成型技术综合了激光、计算机辅助设计与制造、光化学、新型材料等科学技术的研究成果，不需任何机械加工设备即可快速精确地制造复杂形状的物体（成形件，或称零件）。常用的快速成型工艺有：紫外激光固化快速成型（或称为立体光刻快速成型），选择性激光烧结快速成型，熔丝沉积快速成型，分层实体制造快速成型等。其中紫外激光固化快速成型是将紫外激光在树脂液面上按二维截面的形状逐点扫描，使树脂固化，固化后的树脂便形成一个二维图形，如此逐层扫描，固化，最终即可得到完整的三维实体（成形件，或称零件）。在紫外激光固化快速成型中，光敏树脂是基础，光敏树脂的质量将决定成形件的精度以及其力学性能和热性能。

在国外，应用于紫外激光固化快速成型的光敏树脂发展到现在，大致可分为三代。早期商品化的光敏树脂即指二十世纪八十年代和二十世纪九十年代初的光敏树脂都是以环氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯等作为预聚物的自由基型光敏树脂，如Ciba-Geigy Cibatool公司研发的5081、5131和5149型以及Dupont公司研发的2100、2110、3100和3110型等。虽然这类光敏树脂具有价格低廉，固化速率快等优势，但由于固化收缩严重，成形件翘曲明显，精度难于满足要求，最终还是被新一代的光敏树脂所取代。第二代商品化的紫外激光固化快速成型光敏树脂预聚物主要以环氧树脂为主，丙烯酸酯为辅，它属于自由基-阳离子型引发聚合的光敏树脂。与第一代丙烯酸酯类光敏树脂相比，它具有黏度低、成形件精度高等特点。随着紫外激光固化快速成型技术的发展与推广，人们对光敏树脂的要求也越来越高，尤其是随着快速成型技术向直接制造零件和模具的方向发展，紫外激光固化快速成型面临了更大的挑战。这样，便诞生了第三代紫外激光固化快速成型光敏树脂。而精度高、柔韧性极好能直接作为功能件使用的光敏树脂便是其中一类，例如，美国DSM Somos公司的Somos11120型光敏树脂，它的成形件柔韧性极好，可直接作为装配件使用，而不发生脆裂。这种高精度和高柔韧性的Somos11120型光敏树脂已向全球销售，其销售价格为每公斤高达1500元人民币，它的制备技术非常保密。