一种3D打印光敏树脂材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自由基‑阳离子混杂固化型3D打印光固化树脂的制备方法。它主要由丙烯酸酯和环氧树脂为预聚物，以聚氨酯丙烯酸酯（PUA）为改性剂制备而成。该光固化树脂由以下质量份的原料制备得到：丙烯酸酯：20‑60份，环氧树脂：20‑60份，聚氨酯丙烯酸酯：5.3‑40份，自由基活性稀释剂：8‑32份，阳离子光引发剂：1.2‑4份，自由基光引发剂：1.2‑4份。本发明专利技术采用丙烯酸酯作为自由基型预聚物，3，4‑环氧环己基甲基‑3，4环氧环己基甲酸酯作为阳离子型预聚物，加入活性稀释剂和光引发剂，制备出来的自由基‑阳离子混杂固化型光敏树脂，拉伸强度得到提高了50.22%（如摘要附图所示），凝胶率提高了约2%，热稳定性得以提高，黏度适中，收缩率符合要求。并且制备方法简单，聚氨酯丙烯酸酯的使用解决了3D打印材料目前存在的材料种类相对单一、性能未达到大工业生产要求、成本高的问题。并且可以推动我国3D打印光固化材料的发展。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印光敏树脂材料的制备方法
本专利技术属于3D打印材料制备
，具体涉及一种适用于3D打印光敏树脂材料的制备方法。
技术介绍
3D打印，是一种快速成型的增材制造技术。其技术原理是离散与堆积。与传统的减材制造工艺相对比，3D打印技术借助数字建模技术将实体结构数字化，再通过机电控制技术驱动打印设备进行精细化加工，生产时不需要模具，因此更便于制造高精度和高难度产品，成型速度快、制造周期短，可以实现小批量、个性化的按需生产，节约生产成本和时间，提高生产效率，减少生产废料，绿色环保。因此，3D打印技术自20世纪80年代出现就取得了快速的发展，已经在工业设计、航空航天、生物医疗、食品等诸多领域得到广泛应用，被认为是第三次工业革命的核心技术之一。预计未来全球3D打印行业仍会保持快速增长的势头。根据中国产业信息网披露的数据，中国3D打印产业市场将会保持较高的增长率，有望领跑全球3D打印市场。光敏树脂作为光固化技术的原料，其性能对打印过程和固化制品的性能有着直接而重要的影响。光敏树脂由预聚物、活性稀释剂、光引发剂和添加剂组成。光敏树脂中的光引发剂在紫外光的照射下产生自由基或阳离子活性中心，使预聚物活化，发生链式聚合反应而固化。光敏树脂在固化过程不需要加热，且没有溶剂挥发，利用率接近100％，是一种节能环保的材料。然而混杂固化光敏树脂的力学性能和耐热性有待提高，产品收缩率满足不了需求。聚氨酯丙烯酸酯分子中含有丙烯酸酯官能团和氨基甲酸酯键，兼具聚氨酯和丙烯酸酯的优点，固化的制品柔韧性好、附着力高，与其他树脂的相容性好，由于聚氨酯丙烯酸酯固化速度较慢、价格相对较高，一般将聚氨酯丙烯酸酯作为辅助性功能树脂使用。因此，在国内外3D打印光敏树脂的研究现状和发展前景的基础上，根据3D打印技术成型的特点和要求，开发出拉伸强度和硬度较高、收缩率较低的实用型光敏树脂，从而降低3D打印材料的进口依赖，提高3D打印成形产品的质量，已经成为国内3D打印光敏树脂的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于3D打印混杂固化形光敏树脂材料的制备方法，制备工艺简单。聚氨酯丙烯酸酯的加入可以显著提高光敏树脂的拉伸强度；并且本专利技术制备的光敏树脂凝胶率较高；黏度适中，流动性稳定，更便于3D打印，且更易成型；收缩率符合要求，热稳定性也得到了明显改善，从而提高3D打印成形产品的质量。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：本专利技术一种适用于3D打印光敏树脂材料的制备方法，主要由丙烯酸酯，3，4-环氧环己基甲基-3，4环氧环己基甲酸酯，聚氨酯丙烯酸酯制备而成。制备时，先使用分析天平称取一定质量的各组分于烧杯中，磁力搅拌30分钟，最后超声震荡脱泡30分钟，避光储存备用。所述的自由基-阳离子混杂型光敏树脂的制备方法是：丙烯酸酯：20-60份，3，4-环氧环己基甲基-3，4环氧环己基甲酸酯：20-60份，自由基活性稀释剂：8-32份，阳离子光引发剂：1.2-4份，自由基光引发剂：1.2-4份。所述的改性剂的制备方法是：聚氨酯丙烯酸酯：5.3-40份制备工艺是：S1、称量：在分析天平上称取一定质量的丙烯酸酯，环氧树脂，聚氨酯丙烯酸酯，自由基活性稀释剂，阳离子光引发剂，自由基光引发剂于500ml烧杯中；S2、共混：将步骤1中的原料采用磁力搅拌进行共混，搅拌时用锡纸包裹烧杯，磁力搅拌30分钟，转速为每分钟300转，得到共混的原料；S3、超声：将步骤2中混合均匀的原料在冰浴中进行超声，超声30min；S4、储存：将步骤3中超声好的均匀混合物在常温条件下进行避光储存。S5、产品打印成型：将步骤2中的优质光敏树脂在预先设计的实物的数字三维模型控制下，精准的进行3D打印，冷却后得到成品。本专利技术所述自由基活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯，阳离子光引发剂为三芳基硫鎓盐，所述自由基光引发剂为2,2-二甲基-α-羟基苯乙酮。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的3D打印光敏树脂材料含有纯丙烯酸酯，有非常好的附着力和柔韧性。(2)本专利技术的3D打印光敏树脂材料含有3，4-环氧环己基甲基-3，4环氧环己基甲酸酯，可以显著提高流动性，减少有机溶剂的使用；成品具有良好的耐候性，耐水性和耐碱性；可以降低产品的固化收缩率；热稳定性好，制得成品的稳定性优异。从而可以提高3D打印光敏树脂材料表面形状的稳定性，外观更加稳定、别致而美观。(3)本专利技术的3D打印光敏树脂材料含有聚氨酯丙烯酸酯，可以显著提高固化产品的机械性能，柔韧性，耐化学性和耐高低温性。从而拓宽产品的应用范围。(4)本专利技术在各组分充分均匀混合后进行消泡处理就可直接进行3D打印。(5)本专利技术对原料进行充分均匀混合后，进行消泡处理便可直接用于3D打印。工艺十分简便。所制备的3D打印光敏树脂材料，凝胶率较高；黏度适中，流动性稳定，更便于3D打印，且更易成型；收缩率符合要求，热稳定性也得到了明显改善。因此，本专利技术可以提高3D打印成形产品的质量，打印的产品不易发黄发白，可实现创意制作的多元化，高精度，复杂曲面，造型独特的3D打印产品，颠覆传统的模具浇注模式，完全摆脱模具束缚，满足人们的个性化订制市场。附图说明图1是PUA的质量分数对黏度的影响；图2是PUA的质量分数对凝胶率的影响；图3是PUA的质量分数对收缩率的影响；图4是PUA的质量分数对邵氏硬度的影响；图5是PUA的质量分数对拉伸强度的影响具体实施方式为便于更好地理解本专利技术，通过以下实例加以说明，这些实例属于本专利技术的保护范围，但不限制本专利技术的保护范围。下述实例中所述的所述自由基活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯，阳离子光引发剂为三芳基硫鎓盐，所述自由基光引发剂为2,2-二甲基-α-羟基苯乙酮。实施例1：本实例3D打印光敏树脂材料所需原料按重量份配比是：丙烯酸酯：28份，环氧树脂：28份，聚氨酯丙烯酸酯：5.6份，自由基活性稀释剂：9份，阳离子光引发剂：1.3份，自由基光引发剂：1.3份。制备方法如下：S1、称量：在分析天平上称取一定质量的丙烯酸酯，环氧树脂，聚氨酯丙烯酸酯，自由基活性稀释剂，阳离子光引发剂，自由基光引发剂于500ml烧杯中；S2、共混：将步骤1中的原料采用磁力搅拌进行共混，搅拌时用锡纸包裹烧杯，磁力搅拌30分钟，转速为每分钟300转，得到共混的原料；S3、超声：将步骤2中混合均匀的原料在冰浴中进行超声，超声30min；S4、储存：将步骤3中超声好的均匀混合物在常温条件下进行避光储存。S5、产品打印成型：将步骤2中的优质光敏树脂在预先设计的实物的数字三维模型控制下，精准的进行3D打印，冷却后得到拉伸强度为23.63MPa,体积收缩率为4.26％，凝胶率为89.7％的成品。实施例2：本实例3D打印光敏树脂材料所需原料按重量份配比是：本实例3D打印光敏树脂材料所需原料按重量份配比是：丙烯酸酯：37份，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于3D打印光固化技术的自由基-阳离子混杂固化型3D打印光敏树脂的制备方法，其特征在于，它主要是由丙烯酸酯，3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯和聚氨酯丙烯酸酯制备而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于3D打印光固化技术的自由基-阳离子混杂固化型3D打印光敏树脂的制备方法，其特征在于，它主要是由丙烯酸酯，3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己基甲酸酯和聚氨酯丙烯酸酯制备而成。


2.制备时，先制备自由基-阳离子混杂型光敏树脂，然后在制备好的混杂型光敏树脂中添加聚氨酯丙烯酸酯进行共混改性。


3.所述的自由基-阳离子混杂型光敏树脂的制备方法是：丙烯酸酯：20-60份，3，4-环氧环己基甲基-3，4环氧环己基甲酸酯：20-60份，自由基活性稀释剂：8-32份，阳离子光引发剂：1.2-4份，自由基光引发剂：1.2-4份。


4.所述的改性剂的制备方法是：聚氨酯丙烯酸酯：5.3-40份，
制备工艺：
步骤一：称量：在分析天平上称取一定质量的丙烯酸酯，环氧树脂，自由基活性稀释剂，聚氨酯丙烯酸酯，阳离子光引发剂，自由基光引发剂于500ml烧杯中；
制备工艺：
步骤二：共混：将步骤1中的原料采用磁力搅拌进行共混，搅拌时用锡纸包裹烧杯，磁力搅拌35-35分钟，转速为每分...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：广西春景环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45