一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，包括以下原料组份：三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂、光引发剂和增强树脂。所述三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂具有光固化速率快、固化过程绿色环保、制备简单，且制备效率高等优点，同时，其具有拉伸强度高、抗冲击性能好、屈服强度高以及硬度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂及制备方法
本专利技术涉及光固化材料和3D打印
，尤其涉及一种丙烯酸酯单体与聚氨酯预聚物反应制备三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂。
技术介绍
光固化3D打印技术是通过一定波长紫外线照射光敏树脂，发生聚合反应，从而固化并逐层粘合材料以构建三维物品的快速成型技术。3D打印过程通过使用3D打印机来实现。该技术基本原理是将物件分层打印累加成型，具体通过把所需要的物件的数字三维模型输入电脑，电脑软件对三维模型进行处理，分成若干个薄层面，然后通过3D打印机将一定波长紫外光照射光敏树脂，固化成型的树脂层层叠加堆积，最终形成三维物品。光固化3D打印操作简单，打印物件时间短，可以打印各种复杂三维物件模型，精度高，物件力学性能较好，对环境污染小。光敏树脂(UV树脂)是由预聚物或活性单体、光引发剂、活性稀释剂等组成，光敏树脂接受一定的紫外光能量，体系中的光敏物质产生活性中间体，进而引发预聚物或活性单体发生反应，在很短的时间内聚合。3D打印光敏树脂具有的成本低、流动性好、固化速率快、可以重复使用等优点。
技术实现思路
基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂、光引发剂和增强树脂制得的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，具有光固化速率快、固化过程绿色环保、制备简单、制备效率高等优点，同时，其具有拉伸强度高、抗冲击性能好、屈服强度高以及硬度高等优点，从而完成本专利技术。本专利技术的第一方面在于提供一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，包括以下原料组分制成：三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂和光引发剂。本专利技术的第二方面在于提供一种根据本专利技术第一方面所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂的制备方法，包括以下步骤：步骤1、制备三丙烯酸酯聚氨酯；步骤2、将称量好的三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂和光引发剂置于容器中进行搅拌，搅拌均匀后得到第一混合物；任选步骤3、将增强树脂加入到第一混合物中进行搅拌，搅拌均匀后得到最终产物。本专利技术提供的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂及其制备方法具有以下优势：(1)本专利技术提供了一种未报道的三臂丙烯酸酯聚氨酯光敏树脂；(2)本专利技术公开的三臂丙烯酸酯聚氨酯光敏树脂具有光固化速率快、可一次成型；(3)本专利技术所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯光敏树脂经3D打印固化后的样条具有较高的抗拉性能、屈服性能、抗冲击性能和硬度；(4)本专利技术提供的三臂丙烯酸酯聚氨酯光敏树脂具有良好的耐热性能；(5)本专利技术所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯光敏树脂可在室温下使用。附图说明图1-a是实施例4制备的3D打印光敏树脂光固化产物的热重曲线图；图1-b是实施例5制备的3D打印光敏树脂光固化产物的热重曲线图；图1-c是实施例6制备的3D打印光敏树脂光固化产物的热重曲线图；图1-d是增强树脂制备的固化产物的热重曲线图；图2是实施例4-6制备的3D打印光敏树脂光固化产物的升温DSC测定曲线图；图3是实施例4-6制备的3D打印光敏树脂的photo-DSC测定曲线图；图4是实施例4-6的3D打印光敏树脂的光固化实际转化率曲线图；图5是实施例4-6制得的光敏树脂经光固化后拉伸样条的应力-应变曲线图。具体实施方式下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术的第一方面在于提供一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，包括以下原料组分制成：三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂和光引发剂。所述活性稀释剂主要是指含有环氧基团的低分子量环氧化合物，它们可以参加环氧树脂的固化反应，成为环氧树脂固化物的交联网络结构的一部分。其不仅能降低体系粘度，还能参与固化反应，保持固化产物的性能。本专利技术中，所述活性稀释剂选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种。优选地，所述活性稀释剂选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸乙酯中的一种或几种；更优选地，所述活性稀释剂为甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯。试验中发现，向树脂体系中加入活性稀释剂，特别是添加甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸丁酯，会提高反应活性，提高制得样条的黏连性，从而提高制得样条的拉伸强度和硬度。交联剂也叫固化剂，它能使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，以此提高强度、耐热性、耐磨性和耐溶剂性等性能。所述交联剂选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种。优选地，所述交联剂选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种。更优选地，所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。本专利技术中，更优选用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为交联剂，是因为其价格便宜，可有效降低成本，且交联密度适中，活性高，由其光固化后所得产物的力学性能较好，特别是抗冲击性能增强。光引发剂又称光敏剂或光固化剂，是一类能在紫外光区或可见光区吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。所述光引发剂选自紫外光引发剂。优选地，所述光引发剂选自2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮、二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-对乙基醚基苯基丙酮和异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。更优选地，所述光引发剂为2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮。由于本专利技术所述光敏树脂配方适用于光固化3D打印，因此，需在树脂配方中添加光引发剂，在本专利技术中，最优选光引发剂为2-羟基甲基苯基丙烷-1-酮，这种光引发剂引发效率高、溶解性好、低气味、低污染，而且耐变黄，且与本专利技术所用丙烯酸酯类活性稀释剂相溶性良好。因此将其添加到本专利技术所述的光敏树脂中，可有效降低树脂的固化时间，更加环保节能。所述三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂和光引发剂按照如下配比添加，基于100重量份的三臂丙烯酸酯聚氨酯，活性稀释剂0.1～60重量份；交联剂0.1～50重量份；光引发剂2～20重量份。优选地，基于100重量份的三臂丙烯酸酯聚氨酯，活性稀释剂10～50重量份；交联剂20～40重量份；光引发剂2.5～15重量份。所述三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂还包括增强树脂，本专利技术中所述增强树脂选自西通SLA光敏树脂和DPL光敏树脂中的一种或几种。优选地，所述增强树脂选自西通SLA光敏树脂T001系列或T002系列。更优选地，所述增强树脂为西通SLA光敏树脂T002液态环氧光敏树脂(购买自珠海西通电子有限公司)。该光敏树脂粘度低、与其它助剂相溶性好、光固化快、收缩率低，且价格便宜。本专利技术人发现，在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，包括以下原料组分制成：三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂和光引发剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，包括以下原料组分制成：三臂丙烯酸酯聚氨酯、活性稀释剂、交联剂和光引发剂。


2.根据权利要求1所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，
所述活性稀释剂选自甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种；
所述交联剂选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或几种；
所述光引发剂选自紫外光引发剂。


3.根据权利要求1所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，
所述三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂各原料组分按照如下配比添加：基于100重量份的三臂丙烯酸酯聚氨酯，
活性稀释剂0.1～60重量份；
交联剂0.1～50重量份；
光引发剂2～20重量份；
优选地，基于100重量份的三臂丙烯酸酯聚氨酯，
活性稀释剂10～50重量份；
交联剂20～40重量份；
光引发剂2.5～15重量份。


4.根据权利要求1所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，
所述三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂的原料组分还包括增强树脂；
所述增强树脂选自西通SLA光敏树脂和DPL光敏树脂中的一种或几种，优选地，所述增强树脂选自西通SLA光敏树脂T001系列或T002系列。


5.根据权利要求4所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，
基于100重量份的三臂丙烯酸酯聚氨酯，所述增强树脂的添加量为50～250重量份，优选地，所述增强树脂的添加量为90～226重量份。


6.根据权利要求1所述的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂，其特征在于，
该三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂的固化时间为3秒；
经3D打印后的三臂丙烯酸酯聚氨酯3D打印光敏树脂样条的拉伸强度为10～45Mpa，屈服强度为2～48.8Mpa，抗冲击强度为25～92KJ·m-2，硬度为77～130HRR。


7.一种三臂丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：董秋静，侯玉梅，罗春华，丁浩，王畅，
申请(专利权)人：阜阳师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34