一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂制造技术

一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其原料质量分数组成为：20‑50％的环氧预聚体、10‑30％的不饱和预聚体、10‑40％的活性稀释剂、5‑25％的耐高温交联剂、10‑30％的硅橡胶丙烯酸酯、2‑6％的光引发剂，将上述物质混合搅拌使光引发剂完全溶解并且搅拌均匀呈淡黄色透明液体，即获得耐高温高韧性光固化树脂，本发明专利技术制备的耐高温高韧性光固化树脂除了具有耐高温、高韧性的特点，还具有低粘度、低收缩及高固化速度等符合光固化3D打印成型工艺的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光快速成型光固化树脂材料
，具体涉及一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂。
技术介绍
光固化3D打印技术(又称为激光快速成型技术)，它由计算机控制激光光束,通过CAD系统提供的数据,用激光束逐层固化液态树脂,用层层粘接的方法制造出三维立体物件，并以其高精度、高效率、能制造形状复杂精细零件、原材料的利用率接近100％的特点在制造领域获得广泛应用；然而随着光固化3D打印技术应用范围的扩展，对其所应用的光固化树脂材料提出了新的要求，国内外也在开发适合不同领域的光固化树脂以满足应用需求，近年来，光固化3D打印技术开始逐渐进入模具行业，比如用于热压膜、注塑模具的模芯等，这都需要树脂具有优异的耐热性及强度，然而现有的光固化3D打印用树脂玻璃化转变温度大多在40-60℃，由于光固化树脂的耐热性与交联密度密切相关，一般交联度越高树脂的耐热性越好并且硬度及脆性越大，因此高的耐高温性能与高韧性通常不可兼得。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于光固化3D打印的耐高温及高韧性的光固化树脂，除了具有耐高温、高韧性的特点外，还具有低粘度、低收缩及高固化速度等优点。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其原料质量分数组成为：20-50％的环氧预聚体、10-30％的不饱和预聚体、10-40％的活性稀释剂、5-25％的耐高温交联剂、10-30％的硅橡胶丙烯酸酯、2-6％的光引发剂。一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂的制备方法，将质量分数为20-50％的环氧预聚体、10-30％的不饱和预聚体、10-40％的活性稀释剂、5-25％的耐高温交联剂、10-30％的硅橡胶丙烯酸酯、2-6％的光引发剂混合搅拌使光引发剂完全溶解并且搅拌均匀呈淡黄色透明液体，即获得耐高温高韧性光固化树脂。所述的环氧预聚体为3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基甲酸酯、二-(3,4-环氧环己基)己二酸酯，或者是它们的任意混合物。所述的不饱和预聚体为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸树脂中的一种或两种的混合物。所述的活性稀释剂为单官能团、双官能团及多官能团中的一种或几种的混合物；单官能团稀释剂单体为下列物质中的一种或几种：丙烯酸丁酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、月桂酸丙烯酸酯、硬酯丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇单丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯；双官能团稀释剂为下列物质中的一种或几种：1,6-己二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(300)二丙烯酸酯；多官能团稀释剂为下列物质中的一种或几种：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇五(六)丙烯酸酯，3-乙基-3-氧杂丁环甲醇、3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧杂环丁烷、3,3，-(氧基双亚甲基)双(3-乙基)氧杂环丁烷。所述的耐高温交联剂为三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯。所述的硅橡胶丙烯酸酯为一种接枝有耐高温分子结构的硅橡胶丙烯酸酯聚合物。所述的光引发剂为自由基引发剂、阳离子引发剂及其混合物；自由基引发剂是安息香双甲醚，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1-羟基环己基苯基甲酮，2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种；阳离子引发剂为三芳基六氟锑酸硫鎓盐，二芳基六氟磷酸碘鎓盐，三芳基六氟磷酸硫鎓盐，二芳基六氟锑酸碘鎓盐中的一种。本专利技术的有益效果为；本专利技术使用一种带有异氰尿酸基团的丙烯酸酯，三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯具有三嗪核骨架，有极好的热稳定性、耐候性和阻燃性，且3个环氧基经丙烯酸改性后本身是一种交联剂，具有很快的固化速度，非常适用于3D打印技术；同时本专利技术还使用一种硅橡胶丙烯酸酯聚合物，该聚合物接枝了特有的耐高温分子结构，具有极佳的耐热性能的同时分子链上的硅橡胶也使得树脂保持了非常好的韧性。本专利技术制备的耐高温高韧性光固化树脂除了具有耐高温、高韧性的特点，还具有低粘度、低收缩及高固化速度等符合光固化3D打印成型工艺的特性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做详细描述。实施例1一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其原料质量分数组成为：38％的环氧预聚体、16％的不饱和预聚体、14％的活性稀释剂、13％的耐高温交联剂、15％的硅橡胶丙烯酸酯、4％的光引发剂；环氧预聚体为3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基甲酸酯，不饱和预聚体为聚酯丙烯酸酯，活性稀释剂为8％的1,6-己二醇二丙烯酸酯与6％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物，耐高温交联剂为三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯，光引发剂为1.2％的自由基光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和2.8％的阳离子光引发剂三芳基六氟锑酸硫鎓盐的混合物。将以上组分混合搅拌使光引发剂完全溶解并且搅拌均匀呈淡黄色透明液体，即获得耐高温高韧性光固化树脂。本实施例制得的耐高温高韧性光固化树脂，粘度为510mpa·s(25℃)，流平性好，按以上配方配制5000g该树脂，在光固化3D打印机上进行固化成型实验，固化速度可达4000mm/s，断裂伸长率达11％，玻璃化转变温度达113℃，热变形温度达到205℃，耐温性能可达200℃×2h不发生变化。实施例2一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其原料质量分数组成为：30％的环氧预聚体、21％的不饱和预聚体、12％的活性稀释剂、15％的耐高温交联剂、18％的硅橡胶丙烯酸酯、4％的光引发剂，环氧预聚体为3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基甲酸酯，不饱和预聚体为聚酯丙烯酸酯，活性稀释剂为6％的1,6-己二醇二丙烯酸酯与6％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物，耐高温交联剂为三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯，光引发剂为2.5％的自由基光引发剂2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和1.5％的阳离子光引发剂三芳基六氟锑酸硫鎓盐的混合物。将以上组分混合搅拌使光引发剂完全溶解并且搅拌均匀呈淡黄色透明液体，即获得耐高温高韧性光固化树脂。本实施例制得的耐高温高韧性光固化树脂，粘度为640mpa·s(25℃)，流平性好，按以上配方配制5000g该树脂，在光固化3D打印机上进行固化成型实验，固化速度可达6000mm/s，断裂伸长率达9％，玻璃化转变温度达118℃，热变形温度达到215℃，耐温性能可达200℃×2h不发生变化。实施例3一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其原料质量分数组成为：42％的环氧预聚体、14.5％的不饱和预聚体、12％的活性稀释剂、12％的耐高温交联剂、16％的硅橡胶丙烯酸酯、3.5％的光引发剂，环氧预聚体为3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基甲酸酯，不饱和预聚体为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，活性稀释剂为7％的二丙二醇二丙烯酸酯和5％的3-乙基-3-氧杂丁环甲醇的混合物，耐高温交联剂为三(环氧丙基)异氰尿酸丙烯酸酯，光引发剂为1％的自由基光引发剂安息香双甲醚与2.5％的阳离子光引发剂三芳基六氟锑酸硫鎓盐的混合物。将以上组分混合搅拌使引发剂完全溶解并且搅拌均匀呈淡黄色透明液体，即获得耐高温高韧性光固化树脂。本实施例得到的耐高温高韧性光固化树脂，粘度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其特征在于，其原料质量分数组成为：20‑50％的环氧预聚体、10‑30％的不饱和预聚体、10‑40％的活性稀释剂、5‑25％的耐高温交联剂、10‑30％的硅橡胶丙烯酸酯、2‑6％的光引发剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其特征在于，其原料质量分数组成为：20-50％的环氧预聚体、10-30％的不饱和预聚体、10-40％的活性稀释剂、5-25％的耐高温交联剂、10-30％的硅橡胶丙烯酸酯、2-6％的光引发剂。2.一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂的制备方法，其特征在于：将质量分数为20-50％的环氧预聚体、10-30％的不饱和预聚体、10-40％的活性稀释剂、5-25％的耐高温交联剂、10-30％的硅橡胶丙烯酸酯、2-6％的光引发剂混合搅拌使光引发剂完全溶解并且搅拌均匀呈淡黄色透明液体，即获得耐高温高韧性光固化树脂。3.根据权利要求1所述的一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其特征在于：所述的环氧预聚体为3,4-环氧环己基-3,4-环氧环己基甲酸酯、二-(3,4-环氧环己基)己二酸酯，或者是它们的任意混合物。4.根据权利要求1所述的一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其特征在于：所述的不饱和预聚体为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸树脂中的一种或两种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种用于光固化3D打印的耐高温高韧性光固化树脂，其特征在于：所述的活性稀释剂为单官能团、双官能团及多官能团中的一种或几种的混合物；单官能团稀释剂单体为下列物质中的一种或几种：丙烯酸丁酯、环三羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莹莹，段玉岗，曹毅，康小青，同治强，石长全，
申请(专利权)人：陕西恒通智能机器有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61