光固化树脂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及树脂材料技术领域，具体涉及光固化树脂及其制备方法，光固化树脂包括以下重量份组分：低聚物10～50份、水性增柔韧性树脂30～80份、活性稀释剂10～50份、光引发剂0.5～5份、助剂0～15份、流平剂0.1～1份及消泡剂0.1～1份。其具有固化时间短，黏度低、收缩率低，应用于3D打印时，打印的样件具有优异的力学性能、精度高、燃烧后灰分小，性能不仅可满足精密铸造的要求，还给应用在其他领域提供了可能性，具有较高的市场竞争力。具有较高的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
光固化树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别是涉及一种光固化树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术作为一种新型增材制造技术，打印模型速度快，精度高，效率高，操作便捷。精密铸造作为传统增材制造技术，可制造复杂样件，铸件尺寸精度高、表面粗糙度细，生产灵活性高、可批量生产，后处理工艺简单。按照传统工艺，先设计和生产模具，再制作模型熔模铸造就需几个月，历时较长，一旦其中一个环节出问题，整个过程就要重新开始，甚至可能要反复多次，由此耗费人力物力，生产周期长。而在制作模型的过程中，因为模料温度、射出压力等与压型工艺匹配不当时，从模具取出的模型容易出现变形、充型不满、表面橘皮、黏着型壳、存在披缝或气泡等缺陷。采用3D打印技术制备精密铸造的模型，在其外表裹上耐火材料制成型壳，高温使模料熔化流出，最后浇注成型得到铸件，结合两者的工艺缩短生产周期，提高生产效率。
[0003]光固化树脂作为精密铸造和3D打印技术的主要通用材料，其性能要求满足高精细样件对复杂结构及高力学性能的要求等。目前市面上的光固化树脂一般黏度大，操作不便，且打印出来的模型煅烧后所含灰分多，导致铸件的表面粗糙，收缩率高而影响铸件的精度，硬度大但弯曲强度不足等，因此应用在精密铸造领域的光固化树脂需要多方面改进。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对目前传统技术的问题，提供一种光固化树脂，其具有黏度较低，应用于3D打印时，打印出的模型表面光滑，收缩率低、精度高，灰分残留量低，机械性能好，强度高，操作加工简单的特点。
[0005]本专利技术还提供了上述光固化树脂的制备方法，可操作性强，有助于工业化推广。
[0006]一种光固化树脂，包括以下重量份组分：低聚物10～50份、水性增柔韧性树脂30～80份、活性稀释剂10～50份、光引发剂0.5～5份、助剂0～15份、流平剂0.1～1份及消泡剂0.1～1份。
[0007]对上述方案的进一步改进为，水性增柔韧性树脂是采用三羟甲基丙烷(TMP)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)与甲基丙烯酸异氰基乙酯反应合成的水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯，水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯的结构为：
[0008]HBPE为脂肪族超支化聚酯基团。
[0009]对上述方案的进一步改进为，水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法为：
[0010]将三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸和第一催化剂加入反应釜，升温至135℃～150℃，在氮气的保护下，常压反应，然后减压至0.5～1.5kPa，充分反应，冷却至室温，得到脂肪族超支化聚酯；
[0011]将脂肪族超支化聚酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯和第二催化剂加入反应釜中，在氮气的保护下，升温至68℃～80℃，恒温反应，得到水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯。
[0012]对上述方案的进一步改进为，第一催化剂为甲苯磺酸，第二催化剂为二月桂酸二丁基锡。
[0013]对上述方案的进一步改进为，在将三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸和第一催化剂加入反应釜，升温至135℃～150℃，在氮气的保护下，常压反应，然后减压至0.5～1.5kPa，充分反应，冷却至室温得到脂肪族超支化聚酯的步骤中，当三羟甲基丙烷与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1：8～12时，反应得到第2代脂肪族超支化聚酯，第2代脂肪族超支化聚酯的结构为：
[0014]则HBPE为第2代脂肪族超支化聚酯基团，其结构如第2代脂肪族超支化聚酯的结构；
[0015]当三羟甲基丙烷与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1：21～25时，反应得到第3代脂肪族超支化聚酯，第3代脂肪族超支化聚酯的结构为：
[0016][0017]，则HBPE为第3代脂肪族超支化聚酯基团，其结构如第3代脂肪族超支化聚酯的结构。
[0018]对上述方案的进一步改进为，在将脂肪族超支化聚酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯和第二催化剂加入反应釜中，在氮气的保护下，升温至68℃～80℃，恒温反应，得到水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯的步骤中，当脂肪族超支化聚酯为第2代脂肪族超支化聚酯时，第2代脂肪族超支化聚酯与甲基丙烯酸异氰基乙酯的摩尔比为1：76～83；当脂肪族超支化聚酯为第3代脂肪族超支化聚酯时，第3代脂肪族超支化聚酯与甲基丙烯酸异氰基乙酯的摩尔比为1：118～124。
[0019]对上述方案的进一步改进为，低聚物为3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、环己基-1,4-二甲醇乙烯基醚、季戊四醇三丙烯酸酯、脂肪族聚酯丙烯酸酯和双酚S型环氧树脂中的一种或几种。
[0020]对上述方案的进一步改进为，活性稀释剂为三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、3乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO3TMPTA)、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(DCPDA)、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯(BPA10EODMA)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)中的一种或几种。
[0021]对上述方案的进一步改进为，光引发剂选用苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(XBPO)、2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮(1173光引发剂)和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)中的一种或几种。
[0022]对上述方案的进一步改进为，助剂为聚四氟乙烯改性聚乙烯蜡粉、液态丁晴橡胶和橡胶粉末中的一种或几种。
[0023]对上述方案的进一步改进为，流平剂为聚醚改性二甲基硅氧烷、氨基改性聚硅氧烷和聚芳基改性聚二甲基硅烷中的一种或几种。
[0024]对上述方案的进一步改进为，消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或两种。
[0025]上述光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0026]在室温下，按比例将水性增柔韧性树脂、活性稀释剂、低聚物、助剂、流平剂、消泡剂、光引发剂加入反应容器，搅拌，然后静置消泡，得到光固化树脂。
[0027]对上述方案的进一步改进为，在在室温下，按比例将水性增柔韧性树脂、活性稀释剂、低聚物、助剂、流平剂、消泡剂、光引发剂加入反应容器，搅拌，然后静置消泡，得到光固化树脂的步骤之前，还包括以下步骤：
[0028]将三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸和第一催化剂加入反应釜，升温至135℃～150℃，在氮气的保护下，常压反应，然后减压至0.5～1.5kPa，充分反应，冷却至室温，得到脂肪族超支化聚酯；
[0029]将脂肪族超支化聚酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯和第二催化剂加入反应釜中，在氮气的保护下，升温至68℃～80℃，恒温反应，得到水性增柔韧性树脂。
[0030]本专利技术的有益效果如下：
[0031]1、本专利技术光固化树脂的固化时间短，黏度低、收缩率低，应用于3D打印时，打印的样件具有优异的力学性能、精度高、燃烧后灰分小，性能不仅可满足精密铸造的要求，还给应用在其他领域提供了可能性，具有较高的市场竞争力；
[0032]2、加入的水性增柔韧性树脂即超支化聚氨酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光固化树脂，其特征在于，包括以下重量份组分：低聚物10～50份、水性增柔韧性树脂30～80份、活性稀释剂10～50份、光引发剂0.5～5份、助剂0～15份、流平剂0.1～1份及消泡剂0.1～1份。2.根据权利要求1所述的光固化树脂，其特征在于，所述水性增柔韧性树脂是通过三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸与甲基丙烯酸异氰基乙酯反应合成的水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯，所述水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯的结构为：HBPE为脂肪族超支化聚酯基团。3.根据权利要求2所述的光固化树脂，其特征在于，所述水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法为：将三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸和第一催化剂加入反应釜，升温至135℃～150℃，在氮气的保护下，常压反应，然后减压至0.5～1.5kPa，充分反应，冷却至室温，得到脂肪族超支化聚酯；将所述脂肪族超支化聚酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯和第二催化剂加入反应釜中，在氮气的保护下，升温至68℃～80℃，恒温反应，得到水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯。4.根据权利要求3所述的光固化树脂，其特征在于，所述第一催化剂为甲苯磺酸，所述第二催化剂为二月桂酸二丁基锡。5.根据权利要求3所述的光固化树脂，其特征在于，在所述将三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基丙酸和第一催化剂加入反应釜，升温至135℃～150℃，在氮气的保护下，常压反应，然后减压至0.5～1.5kPa，充分反应，冷却至室温得到脂肪族超支化聚酯的步骤中，当三羟甲基丙烷与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1：8～12时，反应得到第2代脂肪族超支化聚酯，所述第2代脂肪族超支化聚酯的结构为：所述
HBPE为第2代脂肪族超支化聚酯基团；当三羟甲基丙烷与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1：21～25时，反应得到第3代脂肪族超支化聚酯，所述第3代脂肪族超支化聚酯的结构为：，所述HBPE为第3代脂肪族超支化聚酯基团。6.根据权利要求5所述的光固化树脂，其特征在于，在所述将所述脂肪族超支化聚酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯和第二催化剂加入反应釜中，在氮气的保护下，升温至68℃～80℃，恒温反应，得到水性脂肪族超支化聚氨酯丙烯酸酯的步骤中，当所述脂肪族超支化聚酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇军，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：