[发明专利]3D打印光固化树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印光固化树脂组合物及其制备方法。

背景技术

在以创新为使命的21世纪，新技术、新产品一直都备受关注，3D打印技术作为“中国制造2025”重要方向，也越来越多的引起各行各业的关注。3D打印技术分为激光烧结、紫外光固化等，可以打印几乎所有材料：ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PLA(聚乳酸)，金属粉末、纤维、泥土、液态树脂等，3D打印设计的领域更是涵盖军工、汽车、生物医疗、电子电路等。3D打印技术是一个相对比较成熟的技术，由软件、硬件、材料三方面组成，前两个方面比较成熟，材料方面是一个急需解决的难点。

由于材料的限制，现有的3D打印技术主要应用在零部件、模具领域，不能满足实际生产需要，且3D打印目前主要原材料为ABS、PLA，打印材料单一，且该种打印材料为烧融挤出型，打印精度较小，打印成品表面粗糙不够美观。PLA是利用光固化树脂特性，在紫外光照射下固化成型的技术，该技术可实现快速打印，打印精度可以达到0.01mm，是实现3D打印产业化的有利手段。目前，3D打印光固化材料较为稀缺，价格昂贵，一般的3D打印材料在100RMB以内，光固化树脂一般可以达到1000RMB左右，并且现有的光固化树脂材料在韧性、翘曲性、耐热性等方面存在缺陷。

本发明针对现有光固化3D打印材料的缺陷及市场需求开发一种韧性、翘曲性、耐热性、光固化效率高的光固化树脂组合物。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种3D打印光固化树脂组合物及其制备方法，本发明的组合物具有韧性、翘曲性、耐热性、光固化效率高。

发明的另一目的在于提供一种3D打印光固化树脂组合物的制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

3D打印光固化树脂，主要由下述重量份的原料组成：含羧基环氧丙烯酸酯20-70份，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯20-70份，光固化活性稀释剂2-20份，光固化剂1-20份，热固化剂1-20份,α-Al₂O₃2-10份，助剂0.1-1份。

进一步，所述的3D打印光固化树脂，主要由下述重量份的原料组成：含羧基环氧丙烯酸酯25-65份，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯28-55份，光固化活性稀释剂3-15份，光固化剂5-15份，热固化剂4-16份,α-Al₂O₃5-7份，助剂0.2-0.8份

进一步，所述的含羧基环氧丙烯酸酯的不饱和度为2-6，可以为环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂中的一种或几种。

进一步，所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为直链聚氨酯丙烯酸树脂、含支链聚氨酯丙烯酸树脂中的一种，其羟值为4-8。

进一步，所述的光固化活性稀释剂为烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、乙烯基醚中的一种或二种。

进一步，所述的光固化剂为过氧化二异丙苯、1-羟基-环己基苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或几种。

进一步，所述热固化剂A为90℃解封的异氰酸酯、双氰胺中的一种或二种。

进一步，所述α-Al₂O₃的粒径为0.5-2μm。

进一步，所述的助剂为消泡剂、流平剂、偶联剂、分散剂中的一种或几种。流平剂选自聚二甲基硅氧烷或聚甲基苯基硅氧烷或异佛尔酮或二丙酮醇；消泡剂可选自苯乙醇油酸酯或苯乙酸月桂醇酯或二甲基硅油或辛基酚聚氧乙烯醚；降阻剂可以选自膨润土；偶联剂可以选自硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

3D打印光固化树脂的制备方法，包含如下方法步骤：(1)按组成原料的重量份依次称取各原料，首先将含羧基环氧丙烯酸酯、脂肪族聚酰胺丙烯酸酯混合均匀，后依次添加光固化活性稀释剂、光固化剂、热固化剂、α-Al₂O₃、助剂在室温条下混合均匀，得到有机载体；然后再在三辊研磨机上进行研磨均匀，过滤，装罐；得到光固化树脂；产品性能如下：测试其硬度＞2H，翘曲因子CF(6)＝0.1-0.7％，CF(11)＝0.5-1％；光固化树脂组合物室温下进行光固，紫外光能量50-200mJ/cm²，固化时间3-5s，后期热固化条件为120℃30min。

本发明作用机理：