[发明专利]一种3D打印用导电光敏树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电光敏树脂及其制备方法，尤其是一种3D打印用导电光敏树脂及其制备方法。

背景技术

光敏树脂材料是一种具有多方面优越性的特殊树脂，一般由光敏预聚体、活性稀释剂和光敏剂组成。光敏树脂材料可在紫外光的作用下产生活性碎片，引发聚合、交联反应，在瞬间实现固化。目前光敏树脂大量运用在激光快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP）中，其基本原理为：将光敏树脂盛放在树脂槽中，树脂槽中有一个由计算机控制的可以升降的平台。加工时从底部开始，根据所设计的模型进行激光扫描。光固化树脂受紫外光照射后发生交联聚合产生零件的一截面层。然后平台向下移动一个高度，将树脂涂在前一固化层上，固化新的一层，如此反复，最终形成一个完整零件。由于激光快速成型技术能够以传统模具制造1/10的时间和制造成本生产出可以直接用于小批量注塑加工的零件制品。其固化速度快、生产效率高、适宜工业流水线生产等优点，光敏树脂越来越大量应用在激光快速成型制造业中。

但是，现有的3D打印机所用的光敏树脂，其通过喷射快速成型后的工件一般只具备一般塑料的力学性能，不具备导电性，不能满足一些特殊工件的导电、电磁屏蔽性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中用于3D打印的光敏树脂不具备导电性且力学性能较差的问题，提供一种3D打印用导电光敏树脂。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种3D打印用导电光敏树脂，包括光敏预聚体、单体、交联剂、光引发剂、表面活性剂和导电颗粒；以所述导电光敏树脂总重量为基准，所述光敏预聚体含量为30-60wt%，所述单体含量为10-40wt%，所述交联剂含量为10-30wt%，所述光引发剂含量为1-5wt%，所述有机硅表面活性剂含量为1-5wt%，所述导电颗粒含量为15-40wt%；所述单体为苯氧乙基丙烯酸酯，所述交联剂为三羟甲基三丙烷三丙烯酸酯；所述导电光敏树脂粘度为80-400mPa·s。

同时，本发明还提供了上述导电光敏树脂的制备方法，包括将光敏预聚体、单体、交联剂混合并搅拌，然后加入光引发剂、有机硅表面活性剂和导电颗粒，在30-50℃水浴中加热搅拌均匀。

本发明通过添加导电颗粒，赋予光敏树脂导电性。添加导电颗粒后会导致光敏树脂的流动性变差。由于3D打印的工作方式及3D打印机的喷射机头的限制，3D打印用导电光敏树脂需要具有特定的流动性。发明人通过大量实验发现，当导电光敏树脂粘度为80-400mPa·s时，利于3D打印的正常进行。发明人采用三羟甲基三丙烷三丙烯酸酯作为交联剂，采用苯氧乙基丙烯酸酯作为单体，同时添加有机硅表面活性剂，并且使各组分的含量在上述范围内，可使导电光敏树脂的粘度在上述范围内，具有良好的流动性，适用于3D打印，同时，该树脂固化后具有优异的力学性能和导电性。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的3D打印用导电光敏树脂，包括光敏预聚体、单体、交联剂、光引发剂、表面活性剂和导电颗粒；以所述导电光敏树脂总重量为基准，所述光敏预聚体含量为30-60wt%，所述单体含量为10-40wt%，所述交联剂含量为10-30wt%，所述光引发剂含量为1-5wt%，所述表面活性剂含量为1-5wt%，所述导电颗粒含量为15-40wt%；所述单体为苯氧乙基丙烯酸酯，所述交联剂为三羟甲基三丙烷三丙烯酸酯；所述导电光敏树脂粘度为80-400mPa·s。

如现有技术中常用的，需要使树脂组合物具有一定导电性能时，可添加导电颗粒。导电颗粒添加过少会导致导电性能不足，而导电颗粒添加过多必然导致树脂的流动性降低，不适用于3D打印。发明人发现，当采用三羟甲基三丙烷三丙烯酸酯作为交联剂，采用苯氧乙基丙烯酸酯作为单体，并且各组分含量在上述范围内时，可使导电光敏树脂的粘度为80-400mPa·s，适用于3D打印。

然而，发明人在大量实验中发现，3D打印加工时，从底部开始，根据所设计的模型进行激光扫描。导电光敏树脂受紫外光照射后发生交联聚合产生零件的一截面层。然后平台向下移动一个高度，将树脂涂在前一固化层上，固化新的一层，如此反复，最终形成一个完整零件。