[发明专利]用于3D打印的形状记忆PCL复合材料及其应用

说明书

本发明具体公开了一种用于3D打印的形状记忆PCL复合材料及其应用，属于3D打印材料技术领域。该形状记忆PCL复合材料由如下按质量分数计的组分组成：40～85％PCL、2～20％高硬度树脂、1％～6％光引发剂、0.1％～1％防粘剂、0.5％～15％光敏树脂、0.1％～2％抗氧剂和0％～30％无机填料；所述高硬度树脂的熔点或玻璃化转变温度与所述PCL的熔点之差≤50℃。本发明采用自由基‑阳离子混合光引发体系，通过添加自由基光敏树脂、阳离子光敏树脂、低熔点高硬度树脂、防粘剂、抗氧剂等共同制备得到用于3D打印的形状记忆PCL复合材料，用该PCL复合线材打印得到的三维结构件，经紫外光辐照适度交联，三维结构件不但能在100℃水中能有效塑形，还具有形状记忆功能，为3D打印定制医疗器械开辟了新的方向。

技术领域

本发明属于3D打印材料技术领域，具体涉及一种用于3D打印的形状记忆PCL复合材料及其应用。

背景技术

随着3D打印技术的不断发展，3D打印材料已从最初的塑料、光敏树脂、橡胶类材料扩展到金属、陶瓷、碳纤维等材料。在塑料领域，3D打印耗材仍以PLA、ABS、PA、PETG、TPU等材料为主，随着FDM技术应用的不断深入，从最初的教育领域慢慢渗透到工业辅助夹具、医疗导板、医疗康复辅助器械等方面的应用，特别随着中国老龄化的加剧，对医疗康复设备的需求越来越多，为了使医疗康复夹具更适合不同人体的特点，使用3D打印定制医疗康复辅助器械越来越受到重视；PCL材料可应用于聚氨酯树脂领域中涂料、油墨、热熔胶、无纺布粘结剂、鞋材、结构胶等；其更广泛应用于外科医疗领域中手术缝合线、骨科夹板、放疗板、树脂绷带、牙印模等，PCL传统工艺做骨科夹板、放疗板和树脂绷带是通过挤出机挤出片材，辐照交联，再通过吸塑模具做成人体模型结构的产品，但一般吸塑模型有限，且一套吸塑模型价格较贵，而不同人，其人体尺寸和结构都有不同之处，这就导致用传统工艺做成的骨科夹板、放疗板等产品在使用过程中或多或少会出现不适应性，而为消除上述不适应性，现通过先对人体进行扫描，构建人体受伤部位的三维模型，对三维模型进行适当处理后，再通过3D打印技术将三维模型打印出来，从而使骨科夹板、放疗板等更适合患者，特别是重症患者，减少不适应性，减少二次伤害。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于3D打印的形状记忆PCL复合材料。

本发明的另一目的在于提供所述用于3D打印的形状记忆PCL复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于3D打印的形状记忆PCL复合材料，由如下按质量分数计的组分组成：40～85％PCL、2～20％高硬度树脂、1％～6％光引发剂、0.1％～1％防粘剂、0.5％～15％光敏树脂、0.1％～2％抗氧剂和0％～30％无机填料；

所述高硬度树脂的熔点或玻璃化转变温度与所述PCL的熔点之差≤50℃；所述高硬度树脂为PBAT树脂、PE树脂、低熔点PET树脂、EVA树脂、高结晶聚酯多元醇和低玻璃化转变温度无定型聚酯多元醇中的一种或至少两种的混合物；所述光引发剂为184、TPO、651、819、1173、369、茂铁盐和ITX中的一种或至少两种的混合物；所述防粘剂为硅酮粉、PE蜡、PP蜡、硬脂酸盐、石蜡、EBS和有机硅脱模剂中的一种或至少两种的混合物；所述光敏树脂为双酚A丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、纯丙烯酸酯、HDDA、TMPTA、PETA、NPGDA、DPPA、TPGDA、DPGDA、PDDA、DEGDA和酯环族环氧树脂等中的一种或至少两种的混合物。

优选的，所述形状记忆PCL复合材料由如下按质量分数计的组分组成：50～80％PCL、2～13％高硬度树脂、1％～5％光引发剂、0.3％～1％防粘剂、0.5％～14％光敏树脂、0.2％～0.8％抗氧剂和0％～28％无机填料。

优选的，所述高硬度树脂为PBAT树脂、低熔点PET树脂、低熔点高结晶聚酯多元醇和低玻璃化转变温度聚酯多元醇中的一种或至少两种混合物；所述形状记忆PCL复合材料在100℃水中具有可塑性。