一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用，属于3D打印高性能树脂材料技术领域。本发明专利技术提供的3D打印氰酸酯墨水包括氰酸酯树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，活性稀释剂，光引发剂，交联剂和染料，本发明专利技术通过优化氰酸酯树脂、活性稀释剂、光引发剂、交联剂和染料的种类，使3D打印氰酸酯墨水具有较高的打印精密度。所得3D打印氰酸酯墨水经3D打印预成型，再经热固化处理，使得到的成型件具有高精度、优异的力学性能和耐热性能。实施例表明，本发明专利技术提供的3D打印氰酸酯墨水经光固化和热固化处理后所得成型件的拉伸强度达95MPa，玻璃化转变温度(T

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及3D打印高性能树脂材料
，尤其涉及一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高性能热固性树脂由于其优异的机械性能与耐热性能，被广泛用于航空航天、汽车工业等前沿领域。但是由于其较为苛刻的成型条件，所以实现热固性树脂的3D打印较为困难。近年来，采用先光固化成型再后处理实现热固性树脂3D打印的策略取得了较好的效果，例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂等，但仍然存在耐热性能不高、打印精度较低、力学性能差等诸多问题。所以，如何在保持热固性树脂原有性能的前提下实现其高精度3D打印变得尤为关键。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法与应用。本专利技术提供的3D打印氰酸酯墨水具有的形成双网络交联结构的能力，具有较高的打印精度高，所得3D打印氰酸酯墨水经预固化和热固化处理后，所得成型件具有优异的耐热性能和力学性能。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种3D打印氰酸酯墨水，包括以下组分：
[0006]氰酸酯树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，活性稀释剂，光引发剂，交联剂和染料；
[0007]所述氰酸酯树脂为双酚F氰酸酯、双酚M氰酸酯、双酚E型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯和双酚A型氰酸酯中的一种或几种；
[0008]所述活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种；
[0009]所述光引发剂为Irgacure 184、Darocur 1173、Irgacure 2959、Irgacure 369、Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 250、Irgacure 819和Lucirin TPO中的一种或几种；
[0010]所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种；
[0011]所述染料为奥丽素黄190、奥丽素蓝755、奥丽素橙247和奥丽素棕322中的一种或几种。
[0012]优选地，所述氰酸酯树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比≥1。
[0013]优选地，所述氰酸酯树脂与活性稀释剂的质量比为60：(15～200)。
[0014]优选地，所述氰酸酯树脂和光引发剂的质量比为60：(0.2～1.0)。
[0015]优选地，所述交联剂与活性稀释剂的质量比为1：(0.1～50)。
[0016]优选地，所述光引发剂和染料的质量比为(0.1～20)：(0.01～1)。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的3D打印氰酸酯墨水的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将交联剂和活性稀释剂混合，得到第一溶液；
[0019]将所述第一溶液、光引发剂和染料混合，得到光固化基体树脂；
[0020]将所述光固化基体树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯和氰酸酯树脂混合，得到所述3D打印氰酸酯墨水。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述的3D打印氰酸酯墨水或上述技术方案所述的制备方法得到的3D打印氰酸酯墨水在3D打印中的应用。
[0022]优选地，所述应用包括以下步骤：
[0023]将3D打印氰酸酯墨水预固化，得到预成型件；
[0024]将所述预成型件进行热固化处理，得到成型件。
[0025]优选地，所述热固化处理包括依次进行的第一热处理、第二热处理、第三热处理、第四热处理和第五热处理；
[0026]所述第一热处理的温度为100～140℃，保温时间为2～8h；
[0027]所述第二热处理的温度为150～160℃，保温时间为2～8h；
[0028]所述第三热处理的温度为170～180℃，保温时间为2～8h；
[0029]所述第四热处理的温度为190～210℃，保温时间为2～8h；
[0030]所述第五热处理的温度为220～280℃，保温时间为2～8h。
[0031]本专利技术提供了一种3D打印氰酸酯墨水，包括以下组分：氰酸酯树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，活性稀释剂，光引发剂，交联剂和染料；所述氰酸酯树脂为双酚F氰酸酯、双酚M氰酸酯、双酚E型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯和双酚A型氰酸酯中的一种或几种；所述活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种；所述光引发剂为Irgacure 184、Darocur 1173、Irgacure 2959、Irgacure 369、Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 250、Irgacure 819和Lucirin TPO中的一种或几种；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种；所述染料为奥丽素黄190、奥丽素蓝755、奥丽素橙247和奥丽素棕322中的一种或几种。
[0032]本专利技术使用交联剂三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种，可使树脂体系在交联后形成高交联度体系；本专利技术使用活性稀释剂N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种，可以较好的溶解交联剂与氰酸酯树脂，使3D打印氰酸酯墨水具有适合3D打印的流变性能；本专利技术使用光引发剂Irgacure 184、Darocur 1173、Irgacure2959、Irgacure 369、Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 250、Irgacure 819和Lucirin TPO中的一种或几种，可以促使活性稀释剂在3D打印的光固化过程中与交联剂形成网状交联结构；本专利技术加入的染料能够降低3D打印氰酸酯墨水对于光的敏感程度，防止打印件边缘过度固化，从而提高氰酸酯墨水的打印精度。本专利技术提供的3D打印氰酸酯墨
水，由于其优化的活性稀释剂、交联剂、染料、光引发剂配方，赋予了3D打印氰酸酯墨水极高的打印精度，使最终打印出来的成型件具有优异的力学性能和耐热性能。
[0033]本专利技术还提供了上述技术方案所述的3D打印氰酸酯墨水的制备方法，本专利技术提供的制备方法简单、易操作。
[0034]本专利技术还提供了上述技术技术方案所述的3D打印氰酸酯墨水在3D打印中的应用，本专利技术先将3D打印氰酸酯墨水通过预固化，再通过热固化处理进一步固化，使氰酸酯树脂完全反应，使得到的成型件具有高精度、优异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印氰酸酯墨水，其特征在于，包括以下组分：氰酸酯树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，活性稀释剂，光引发剂，交联剂和染料；所述氰酸酯树脂为双酚F氰酸酯、双酚M氰酸酯、双酚E型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯和双酚A型氰酸酯中的一种或几种；所述活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、4-丙烯酰吗啉、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种；所述光引发剂为Irgacure 184、Darocur 1173、Irgacure 2959、Irgacure 369、Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 250、Irgacure 819和Lucirin TPO中的一种或几种；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种；所述染料为奥丽素黄190、奥丽素蓝755、奥丽素橙247和奥丽素棕322中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的3D打印氰酸酯墨水，其特征在于，所述氰酸酯树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比≥1。3.根据权利要求1所述的3D打印氰酸酯墨水，其特征在于，所述氰酸酯树脂与活性稀释剂的质量比为60：(15～200)。4.根据权利要求1所述的3D打印氰酸酯墨水，其特征在于，所述氰酸酯树脂和光引发剂的质量比为60：(0.2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓龙，胡海媛，吴涛，蒋盼，周峰，刘维民，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：