[发明专利]一种具有交联结构的聚酯3D打印材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酯3D打印材料领域，具体涉及一种具有交联结构的聚酯3D打印材料及其制备方法。

背景技术

聚酯树脂在高分子材料中占有举足轻重的地位，聚酯材料具有热稳定性好，耐寒、耐热、耐化学腐蚀、生物可降解等优点，可用于3D打印材料。中国科学院化学研究所在专利201410181487.8中公开了一种3D打印芳香族聚酯材料及其制备方法，其主要是利用芳香族聚碳酸酯和芳香族聚酯进行共混改性提高其抗冲击性能，再用电子束辐照使其发生一定程度的交联的方法，达到本体增强的目的，但该种聚酯材料的成本较高，且制备方法相对复杂。杭州福斯特光伏材料股份有限公司在专利201310467296.3公开了一种用于三维打印的共聚酯热塑性材料及其制备与应用。所述共聚酯热塑性材料主要由质量配比如下的原料单体在催化剂存在下共聚制得：二元羧酸35～48份，二元醇30～43份，丙烯酸酯8～15份，螺环化合物7～15份；本发明中加入螺环化合物膨胀类单体的使共聚酯高分子材料组合物的稳定性大大提高，使打印出的产品保持良好的结构稳定性。中国科学院化学研究所在专利201410181498.6公开了一种高粘度的3D打印聚酯和聚碳酸酯及其制备方法，该发明该制备方法主要包括：1)熔融缩聚得到低粘度树脂；2)将低粘树脂熔体平铺于特制薄膜反应器中，进行薄膜熔融缩聚，得到本发明的目标产物。工艺的特点是通过薄膜熔融缩聚加快熔融缩聚反应过程中副产物的除去，显著提高固相增粘的效率，最终得到适合于3D打印的超高粘度聚酯或聚碳酸酯树脂。北京聚丽威科技有限公司在专利201410821411.7公开了一种3D打印用高强度PET共聚酯材料及其制备方法，原料的重量百分组成为：PET70～85％，增强纤维15～30％，偶联剂0.5～2.0％，稳定剂0.1～2.0％，抗氧剂0.1～1.0％，润滑剂0.1～1.0％。通过双螺杆挤出、拉条、冷却、造粒。本发明制备的3D打印PET共聚酯材料，价格低、力学强度高、熔融温度低、收缩率小、尺寸稳定性好，可以代替价格昂贵的3D打印ABS材料和聚乳酸材料上海天洋热熔粘接材料股份有限公司在专利201510341345.8公开了一种适于作为3D打印材料的共聚酯及其制备方法，其原料构成包括：由对苯二甲酸、间苯二甲酸和葵二酸组成的二元酸，及由1,4-丁二醇、新戊二醇和己二醇组成的二元醇，以及催化剂、抗氧剂、添加剂、助剂；本发明是通过酯化和缩聚完成共聚反应的方法来制备共聚酯材料，制备工艺简单，降低了成本，且能有效避免因共混带来的相容性问题。

但将聚酯用于3D打印仍然存在着水解稳定性差、熔融流动性差、打印出水不易不稳定等缺点。由于D-A键具有热可逆的功能，因此利用D-A反应的特点在聚酯分子结构中构建D-A键可以有效地提高聚酯分子结构的交联度，提高聚酯抗水解能力，克服聚酯熔融流动性差、打印出水不易不稳定等缺点。检索大量的专利文献及公开发表的研究论文，尚未发现以糠基马来酰亚胺为交联剂的、利用D-A键来构建3D打印用的具有交联结构的聚酯材料的报道。

发明内容

为了有效提高聚酯抗水解能力，克服聚酯熔融流动性差、打印出水不易不稳定等缺点，本发明提供一种以糠基马来酰亚胺为交联剂的含D-A键的聚酯3D打印材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

组分原料及配比(除特殊说明外，均为摩尔份数)：

一种具有交联结构的聚酯3D打印材料的制备方法，包括以下步骤：

称取含马来酰亚胺的低聚物20-100份、含呋喃环的低聚物20-100份、催化剂0-5份、2-糠基马来酰亚胺1-25份、加入反应釜在90-200℃反应1-5h，反应结束后加入树枝状聚合物0.1-5份，经冷却、干燥，得到所述聚酯树脂。

所述含马来酰亚胺的聚酯低聚物的组成(摩尔份数)及制备方法为：把有机二元羧酸100份、N-(2,3-二羟基丙基)马来酰亚胺10-50份、阻聚剂甲基氢醌0-1.0份加入到反应器中在170～230℃下熔融缩聚0.5-2小时、然后加入二元醇50-100份、钛酸酯催化剂0-1.0份继续在170～230℃下熔融缩聚0.5-2小时，控制低聚物的分子量在2000-20000之间，得到含马来酰亚胺的聚酯低聚物。其中-OH/-COOH的摩尔比≥1。