[发明专利]3D打印UV固化高透光材料、预聚物以及制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印用紫外光固化高透光材料组合物、用于所述组合物的预聚物、以及制备方法，所述组合物包括预聚物、稀释剂、光引发剂，其中，所述预聚物为包括低聚物和有机硅的混合杂化溶胶。采用本发明提供的技术方案制备得到的3D打印用紫外光固化高透光材料的透光率高、雾度低、光学性能好，可应用于透明工艺品以及光学器件的3D打印技术。该制备方法的工艺流程简单、制备方便、成本低廉，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域，尤其涉及一种3D打印用紫外光固化高透光材料及其制备方法。

背景技术

3D打印，是根据所设计的3D模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术。这种逐层堆积成形技术综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术，是快速成型技术的一种，被誉为“第三次工业革命”的核心技术。3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用，目前3D 打印已广泛应用于工艺品、模具设计等领域。

国内市场现有的3D打印材料，在高分子材料方面主要以热塑性材料为主，例如ABS、尼龙等。相对于热塑性材料的高能耗和挥发性气味等对周边环境可能产生的危害，紫外光固化3D打印材料属于更为绿色的技术，无需加热且环保，应用范围更加宽广，紫外光固化3D打印材料已经成为材料行业发展的大趋势。尽管紫外光固化3D打印材料发展迅速，然而高透光的紫外光固化3D打印材料却十分匮乏，这严重限制了其在光学仪器、汽车配饰、办公用品等行业的发展。

广西美展化工科技有限公司的CN201511015395.3公开了一种聚氨酯丙烯酸酯型紫外光固化材料及其制备方法，该紫外光固化产品包含聚氨酯丙烯酸酯低聚物、活性稀释剂、光引发剂、甲基丙烯酸十二氟庚酯、硅烷偶联剂和流平剂等组分。该发明开发了一种具有无污染、低挥发、固化速率快、光泽度高、硬度高、剪切强度高的紫外光固化材料。

深圳飞扬兴业科技有限公司的CN201611161848.8公开了一种3D打印紫外光固化材料及其制备方法，该紫外光固化材料含有以下成分：a)脂肪族环氧丙烯酸酯、b)脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、c)聚脲单体、d)活性稀释剂、e)引发剂和f) 助剂。该发明开发了一种固化速度快、收缩率小、耐黄变、弹性好的3D打印用光固化材料。

尽管上述技术提供的3D打印用紫外光固化材料具有诸多特点，但这些紫外光固化材料普遍存在透光率低的缺陷。目前3D打印技术还未能在光学器件、透明工艺设计等领域有所进展，主要也是因为现有的高透光率的3D打印材料十分缺乏。因此，开发一种高透光率、低雾度的紫外光固化3D打印材料具有十分重要的意义，也具有十分广阔的应用前景，可以广泛应用于电子仪器、汽车外饰、建筑领域和办公用品等行业。

发明内容

为了解决上述问题，一方面，本发明提供了一种3D打印用紫外光固化高透光材料组合物，所制备的3D打印用紫外光固化高透光材料具有透光率高、光学性能好、透明度高等特点，可广泛应用于透明工艺品、光学仪器的3D打印技术；另一方面，发明还提供了所述3D打印用紫外光固化高透光材料组合物的制备方法、以及用于所述组合物的预聚物。

本发明第一方面提供一种用于3D打印用紫外光固化高透光材料的预聚物。

本发明第二个方面是提供一种包括所述预聚物的3D打印用紫外光固化高透光材料组合物、稀释剂、光引发剂。

其中，本发明所述预聚物为包括低聚物和有机硅的混合杂化溶胶。

优选地，所述预聚物中，纳米级别的二氧化硅粒子均匀地交联在低聚物相中。

作为本发明的一个优选技术方案，所述混合杂化溶胶是由低聚物和有机硅溶胶经过超声分散制得。更优选地，所述有机硅溶胶由有机硅在酸催化下经溶胶凝胶法制得。