[发明专利]复合光敏树脂及可见-近红外光诱导固化的3D打印方法

说明书

本发明提供一种复合光敏树脂及可见‑近红外光诱导固化的3D打印方法，复合光敏树脂材料包括以下重量份的成分：500～1000份光敏树脂单体，1～250份稀土离子掺杂的上转换发光材料，1～100份光引发剂。所述打印方法包括将稀土掺杂上转换发光材料、光敏树脂单体、光引发剂混合均匀；构建3D打印装置，在可见‑近红外光照射下对混合浆料进行3D打印。本发明采用可见‑近红外光为激发光源，利用光固化3D打印技术，可以制造出精度高，表面质量良好的复杂形状的3D打印结构。

技术领域

本发明涉及光固化3D打印技术领域，具体涉及一种复合光敏树脂及可见-近红外光诱导固化的3D打印方法。

背景技术

光固化3D打印技术是目前应用最广泛、发展最成熟的快速成型技术。该技术使用光敏树脂作为原料，在紫外线的照射下发生聚合反应，逐层凝固成型，最终得到完整的产品。光固化3D打印技术以三维数字模型为基础进行数字化打印，自动化程度高，产品成型精度高、表面质量优良，特别适用于制造结构外形复杂，表面质量要求高的小型器件。对于某些复杂零件，存在沿打印方向打印截面形状相同的部分，可以通过只扫描一个截面来实现一体成型，从而大大提高这个部分的成型速度。但传统光固化技术所使用的紫外光在光敏树脂中的固化深度较低，难以通过增大光照强度的方法来提高固化深度，导致这个部分的一体成型难以实现。由此可见，传统的紫外光固化打印方法存在一定的缺陷。

相比之下，可见-近红外光在光敏树脂中的穿透深度远远高于紫外光。稀土掺杂的上转换发光材料在长波长光的激发下，可持续发射波长比激发波长短的荧光。如果把上转换发光材料添加到含有光引发剂的光敏树脂溶液中，在可见-近红外光的照射下，上转换发光材料激发出紫外光、可见光，这些内部光源激活光引发剂使光敏树脂发生聚合反应。使用这个方法，通过调节光照强度可以改变光敏树脂的固化深度。配合3D打印设备，光敏树脂根据切片文件指定的路径逐层凝固成型，可以实现可深层光固化的3D打印方法。

发明内容

有鉴于此，有必要针对传统紫外光固化树脂3D打印方法存在的以上问题，提供一种复合光敏树脂及可见-近红外光诱导固化的3D打印方法。本发明的技术方案为：

第一个方面，本发明提供一种复合光敏树脂，包括以下重量份的成分：500～1000份光敏树脂单体，1～250份稀土离子掺杂上转换发光材料，1～100份光引发剂。

进一步的，所述光敏树脂单体选自环氧丙烯酸、聚氨酯丙烯酸、聚酯丙烯酸、聚醚丙烯酸、丙烯酸酯、环氧树脂、乙烯基醚基团树脂及其类似物中的一种或多种。

进一步的，所述稀土离子掺杂上转换发光材料的上转换发光材料基质选自氟氧化物、氧化物、氟化物、氯化物、溴化物、碘化物和硫化物中的至少一种。

进一步的，所述稀土掺杂上转换发光材料的稀土离子选自Tm³⁺(Yb³⁺)、Tm³⁺、Er³⁺、Ho³⁺、Pr³⁺(Nd³⁺)、Er³⁺(Yb³⁺)、Sm³⁺、Nd³⁺中的一种或多种，括号中的离子为敏化离子。

优选的，所述稀土离子掺杂上转换发光材料以NaYF₄为基质，掺杂稀土离子为Tm³⁺(Yb³⁺)。

进一步的，所述光引发剂选自苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类、酰基磷氧化物、二苯甲酮类、硫杂蒽酮类、二芳基碘鎓盐、三芳基碘鎓盐、烷基碘鎓盐、异丙苯茂铁六氟磷酸盐及其类似物的一种或多种。

优选的，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)、樟脑醌、安息香双甲醚、双2，6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛(784)中的一种或几种。