[发明专利]一种聚醚醚酮光敏材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚醚醚酮光敏材料及其制备方法和应用，涉及3D打印高性能光敏材料技术领域。本发明提供的聚醚醚酮光敏材料包括以下质量份数的组分：可光固化聚醚醚酮低聚物40～70份；活性稀释剂15～30份；其他功能性单体20～40份；自由基光引发剂1～3份。本发明通过将具有良好溶解性的聚醚醚酮低聚物、活性稀释剂、功能性单体和自由基光引发剂的配方比例进行优化调控，使提供的聚醚醚酮光固化材料可作为打印墨水应用于3D打印中，固化速度快、稳定性高、流动性好，且获得的3D打印器件热稳定性高，具有良好的精度、优异的机械性能。本发明还提供了所述聚醚醚酮光敏材料的制备方法，过程简单，便于操作，易于实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及3D打印高性能光敏材料技术领域，特别涉及一种聚醚醚酮光敏材料及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，也可称为增材制造技术，目前正成为现代尖端材料制造和成型的主要方式。3D打印技术是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料及液体墨水等可固化材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，通常是采用数字技术材料打印机来实现的。3D打印技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。

现应用最为广泛的3D打印工艺是立体光刻快速成型，主要通过计算机控制紫外激光在光敏树脂液面上按二维截面的形状逐点扫描，使树脂迅速固化，固化后的树脂便形成一个2D图形，依此快速逐层扫描并固化，最终即可得到完整的三维实体零件，而零件的质量直接与光敏树脂性能有关，研究开发出具有优异综合性能的光敏树脂是3D打印快速成型技术研究热点之一。

就目前国外发展情况来看，在国外应用于3D打印立体光刻快速成型的光敏树脂发展到现在大致可分为两种类型，即丙烯酸酯预聚物型的自由基光敏树脂和离子型的环氧树脂；这些光敏材料光敏性好，但机械性能较差大，制造的零件精度差，易翘曲变形以及耐高温性难于满足要求。

聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶芳香族热塑性特种工程材料，由英国ICI公司于1977年开发成功并于1980年正式生产。PEEK拥有众多优良的性能，其本身耐高温、无毒、质轻、强度高、耐腐蚀、低摩擦，作为一种高性能特种工程塑料已经在航空航天、汽车、能源领域有着广泛的应用。近年来3D打印技术发展迅速，尤其是在微结构成型方面有着独特的优势。如果采用3D打印的工艺来制造PEEK零部件可以极大地缩短产品生产周期，大大降低生产成本。现有的PEEK快速成型方式主要是熔融沉积造型和激光烧结制造。激光烧结制造主要是将改进过的低熔点粉末进行烧结固化成型，但对其打印机及粉体材料要求极高，成本昂贵。熔融沉积造型主要是将挤出后的PEEK丝料进行高温熔化，并按规定路径层层堆叠成型，成型质量虽低，但是打印机喷头需达400～500℃，对其打印机要求更高，而且打印原线材昂贵，限制其进一步的推广和应用。实现聚醚醚酮的光固化成型3D打印，将极大地克服熔融沉积造型和激光烧结制造存在的缺陷，但是两个瓶颈问题制约着可光固化聚醚醚酮：一是如何在其分子链中引入足够数量的活性双键基团，二是如何保持可光固化聚醚醚酮的溶解性。由此进一步的发展具有优异机械性能、耐热性的光固化3D打印聚醚醚酮墨水。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种聚醚醚酮光敏材料及其制备方法和应用。本发明通过将具有良好溶解性的聚醚醚酮低聚物与活性稀释剂、其他功能性单体、自由基光引发剂共同组成聚醚醚酮光敏材料，使得提供的聚醚醚酮光敏材料固化速度快、稳定性高、流动性好，可作为打印墨水有效地应用于3D打印中，打印出的器件热稳定性高、机械性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚醚醚酮光敏材料，包括以下质量份数的组分：

优选地，所述可光固化聚醚醚酮低聚物，具有式1所示结构：