一种光固化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种光固化材料，所述材料包括按重量百分比计的以下组分：主体树脂：55-80％、光引发剂：1-5％、活性稀释剂：10-20％、助剂：9-20％，所述主体树脂包括聚乙二醇双丙烯酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯。本发明专利技术还提供了所述光固化材料的制备方法。本发明专利技术还提供了使用所述的光固化材料制备的氧化锆打印材料，所述氧化锆打印材料包括按重量百分比计90-95％的氧化锆粉末和5-10％的所述光固化材料。本发明专利技术还提供了所述光固化材料的制备方法,所述方法步骤如下，向反应器中加入各原料，搅拌溶解，后恒温搅拌6～8h，冷却后过滤，其中搅拌温度为35-45℃，优选38-42℃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域，具体而言，涉及一种光固化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
3D打印技术出现在20世纪90年代中期。是一种以数字模型文件为基础，运用流体状、粉末状、丝(棒)状等可固化、粘合、熔合材料，通过逐层固化、粘合、熔合的方式来构造物体的技术。SLA(StereoLithographyAppearance，立体光固化成型法)是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。光固化立体成型(SLA)在大物件、细精度、快速成型等方面有无可比拟的优点，但其关键技术主要掌握在几家国外公司手中，打印机设备及成型材料技术均实施了保密。在国内，少有几家公司能拥有该项技术，尽管开发出了打印机设备，但成型树脂大多仍依赖外国进口，成型材料价格高，完成一个物件的成本极高，极大阻碍了其快速发展。3D打印光固化材料综合要求有低粘度、固化快、固化强度和r>柔韧性适中、收缩率小和价格便宜等，然而，能同时满足以上各种要素的光固化适用材料较少，常规的采用UV树脂和活性稀释单体混配的方法较难达到性能上的要求。因此，成功开发出廉价、适宜应用于3D打印的成型材料，是国产化3D技术发展的关键。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种光固化材料，所述光固化材料具有低粘度、固化快、固化强度和柔韧性适中、收缩率小和价格便宜等优点。本专利技术的第二目的在于提供一种所述光固化材料的制备方法，该方法采用特定的制备条件，特别适合于本专利技术的材料，具有操作简单，稳定性和重现性好等优点。本专利技术的第三目的在于提供一种使用所述光固化材料制备的氧化锆打印材料，该材料具有低粘度和快速固化的优点，并且固化收缩率小、硬度和柔韧性适中，具有成型快、制品尺寸精度高，无固化不完全、翘边等不良情况，非常适宜在基于SLA技术打印材料中的应用。本专利技术的第四目的在于提供所述氧化锆打印材料的制备方法，所述方法工艺简明，稳定可靠。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术的一个方面涉及一种光固化材料，所述材料包括按重量百分比计的以下组分：主体树脂：40-80％光引发剂：1-5％活性稀释剂：10-20％助剂：10-20％所述主体树脂包括聚乙二醇双丙烯酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯。加入适量的光引发剂可以加速反应，而当加入量超过5％时，随加入量增长的加速反应作用几乎不再增加；活性稀释剂的总量应控制在10％-20％的范围内，过多或过少时均会使得成品材料的性质收到影响，当其用量过少时，成品粘度高，分散度差，流动性差，影响后续反应的进行，而当其用量过多时，成品粘度又会过小，从而使的成品无法起到粘结剂的作用。采用以上原料及配比有利于材料制备反应的顺利进行，采用聚乙二醇双丙烯酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯作为主体树脂，使得光固化材料的粘贴强度和粘度符合使用要求，各组分之间互相协同，尤其是主体树脂、活性稀释剂和助剂间以特定的比例相辅相成，发挥协同作用，最终生成低粘度、固化快、固化强度和柔韧性适中、收缩率小和价格便宜的光固化材料。优选地，所述聚乙二醇双丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的25-35％，所述二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯占所述光固化材料组分总重的35-45％；更优选地，所述聚乙二醇双丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的28-32％，所述二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯占所述光固化材料组分总重的38-42％。选用所述两种原料作为主体树脂，并选用特定的比例是为了保证成品的粘贴强度、粘度和润滑性能，现有技术中采用UV树脂和活性稀释单体混配的方法较难达到性能上的要求。优选地，所述光引发剂包括BP和TPO，其中，所述BP占所述光固化材料组分总重的0.5-2％，所述TPO占所述光固化材料组分总重的0.5-3％；更优选地，所述BP占所述光固化材料组分总重的0.8-1.2％，所述TPO占所述光固化材料组分总重的1.3-1.8％。按照所述比例使用BP和TPO的混合物作为光引发剂可以使得反应效率提高10％以上。优选地，所述活性稀释剂包括三缩丙二醇二丙烯酸酯和纯丙烯酸树脂，其中，所述三缩丙二醇二丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的5-10％，所述纯丙烯酸树脂占所述光固化材料组分总重的5-10％；更优选地，所述三缩丙二醇二丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的7-9％，所述纯丙烯酸树脂占所述光固化材料组分总重的5.5-7.5％。按照配比使用以上活性稀释剂，可以调节成品的粘度，使其充分分散，降低其粘度，并提高成品的流动性。优选地，所述助剂包括乙醇、聚二甲基硅油和聚丙烯酸酯，其中，所述乙醇占所述光固化材料组分总重的4-8％，所述聚二甲基硅油占所述光固化材料组分总重的3-6％，所述聚丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的3-6％；以上助剂的相容性好，采用以上助剂，有助于提高粉料的分散性。更优选地，所述乙醇占所述光固化材料组分总重的4-6％，所述聚二甲基硅油占所述光固化材料组分总重的2-5％，所述聚丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的3-5％。本专利技术的另一方面涉及所述光固化材料的制备方法，所述方法步骤如下，向反应器中加入上述物质，搅拌溶解，后恒温强力搅拌6～8h，冷却后过滤，其中搅拌温度为35-45℃，优选38-42℃。使用上述条件进行搅拌，对温度要求较为严格，反应温度过低或过高都会造成反应进行缓慢，影响生产效率，在反应器中剧烈搅拌6-8小时后反应可以完整地进行，冷却后过滤得到的滤液即为成品。本专利技术的另一方面涉及使用所述光固化材料制备的氧化锆打印材料，所述氧化锆打印材料包括按重量百分比计90-95％的氧化锆粉末和5-10％的所述光固化材料。使用特定比例的氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光固化材料，其特征在于，所述材料包括按重量百分比计的以下组分：主体树脂：55‑80％光引发剂：1‑5％活性稀释剂：10‑20％助剂：9‑20％；所述主体树脂包括聚乙二醇双丙烯酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种光固化材料，其特征在于，所述材料包括按重量百分
比计的以下组分：
主体树脂：55-80％
光引发剂：1-5％
活性稀释剂：10-20％
助剂：9-20％；
所述主体树脂包括聚乙二醇双丙烯酸酯和二环己基甲烷二异
氰酸酯属脂环族二异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的光固化材料，其特征在于，所述聚
乙二醇双丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的25-35％，所述二
环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯占所述光固化材料组
分总重的35-45％；
优选地，所述聚乙二醇双丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重
的28-32％，所述二环己基甲烷二异氰酸酯属脂环族二异氰酸酯占
所述光固化材料组分总重的38-42％。
3.根据权利要求1所述的光固化材料，其特征在于，所述光
引发剂包括BP和TPO，其中，所述BP占所述光固化材料组分总
重的0.5-2％，所述TPO占所述光固化材料组分总重的0.5-3％；
优选地，所述BP占所述光固化材料组分总重的0.8-1.2％，所
述TPO占所述光固化材料组分总重的1.3-1.8％。
4.根据权利要求1所述的光固化材料，其特征在于，所述活
性稀释剂包括三缩丙二醇二丙烯酸酯和纯丙烯酸树脂，其中，所述
三缩丙二醇二丙烯酸酯占所述光固化材料组分总重的5-10％，所述
纯丙烯酸树脂占所述光固化材料组分总重的5-10％；
优选地，所述三缩丙二醇二丙烯酸酯占所述光固化材料组分总
重的7-9％，所述纯丙烯酸树脂占所述光固化材料组分总重的
5.5-7.5％。
5.根据权利要求1所述的光固...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有才，
申请(专利权)人：湖南正阳精密陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43