一种可降解热固性3D打印模具及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可降解热固性3D打印模具及其制备方法。可降解热固性3D打印模具的制备方法包括：(1)以香草醛、季戊四醇和甲基丙烯酰氯为原料，通过两步法合成含有可降解双缩醛结构的二官能度丙烯酸酯单体；(2)将含有双缩醛结构的二官能度丙烯酸酯单体、4

【技术实现步骤摘要】
一种可降解热固性3D打印模具及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种可降解热固性3D打印模具及其制备方法，具体涉及一种含有功能双缩醛基团的二官能度丙烯酸酯单体的制备方法及其光固化3D打印，属于化工与高分子材料


技术介绍

[0002]模具是用来制作成型物品的工具，素有"工业之母"的称号。工业生产中，模具主要通过改变所成型材料的物理状态来实现物品外形的加工，广泛用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。金属是最常见的模具材料，而随着高分子的快速发展，高分子模具也成为一种重要的模具类型。传统模具加工工序复杂，加工时间长，成本较高，3D打印为模具制造提供了新思路。
[0003]3D打印，也称为增材制造，是一种快速成型技术。它通过逐层打印数字模型文件来构造3D结构。与传统的减材制造技术相比，3D打印能减少生产过程对原材料的浪费，因此是一种更加节能和环保的技术。此外，3D打印在处理个性化定制结构和复杂组件方面显示出优越性。近年来，3D打印已应用于柔性机器人，储能设备，纳米器件，光学工程和生物材料领域。常用的3D打印技术包括熔融沉积成型，激光烧结和光固化成型(包括立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)、液晶成像(LCD)打印、连续液态界面(CLIP)打印)。其中光固化发展时间最长，具有打印精度高、打印速度快以及工艺成熟等优点。光固化3D打印可以快速打印高精度的3D结构，有利于模具的设计与制备。
[0004]由于复杂结构的脱模过程很困难，并且丢弃的模具会造成环境污染，因此可降解的模具更符合使用要求。可溶解的3D打印的热塑性树脂通常显示出较低的精度和尺寸稳定性。用于光固化3D打印的树脂绝大多数是光敏丙烯酸酯，它们具有出色的热机械性能，耐化学性并与高分辨率3D打印技术良好兼容，占据了整个3D打印聚合物材料市场的一半以上。大多数光固化3D打印系统由多官能丙烯酸酯单体组成，然后将其均聚或与单官能丙烯酸酯单体共聚以制备交联的丙烯酸酯树脂。所得的交联丙烯酸酯由于其永久的交联结构而无法降解。因此，设计制备一种可降解的光敏丙烯酸酯用于可降解热固性3D打印模具的制备对于高分子模具的发展和高分子材料的加工具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种可降解热固性3D打印模具及其制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种可降解热固性3D打印模具的制备方法，其特征在于，所述的可降解热固性3D打印模具的制备方法包括如下步骤：
[0008](1)以香草醛和季戊四醇为原料在有机强酸催化下制备双酚中间体4,4'
‑
(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基苯酚)，4,4'
‑
(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基苯酚)与甲基丙烯酰氯在叔胺条件下发生酰化反应，制备含
有双缩醛基团的二官能度丙烯酸酯单体(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基
‑
4,1
‑
亚苯基)双(丙烯酸2
‑
甲酯)；
[0009](2)将二官能度丙烯酸酯单体、4
‑
丙烯酰吗啉、光引发剂和消光剂混合，通过光固化3D打印得到可降解热固性3D打印模具。
[0010]本专利技术所述的有机强酸包括对甲苯磺酸、一水合对甲苯磺酸、樟脑磺酸中的一种或多种。
[0011]本专利技术所述的叔胺为三乙胺、N
‑
乙基二异丙胺、吡啶的一种或多种。
[0012]本专利技术所述的香草醛与季戊四醇的摩尔比为1：0.4～0.6，所述香草醛与有机强酸的摩尔比为1:0.005～0.05，所述反应温度为10～30℃，反应时间为12～48h。
[0013]本专利技术所述的4,4'
‑
(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基苯酚)与甲基丙烯酰氯的摩尔比为1:1.9
‑
2.1，所述酰化反应的滴加温度为
‑
5～0℃，反应温度为10～30℃，反应时间为0.5～3h。
[0014]本专利技术所述的光引发剂包括2,2
‑
二甲氧基
‑2‑
苯基苯乙酮、1
‑
羟基环己基苯基甲酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化磷、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
乙氧基
‑
苯基氧化磷、双(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)
‑
苯基氧化磷、2
‑
乙基辛基
‑4‑
二甲胺基苯甲酸酯、4
‑
对甲苯2
‑
甲基
‑1‑
(4
‑
甲硫基苯基)
‑2‑
吗啉基
‑1‑
丙酮中的一种或多种。
[0015]本专利技术所述的消光剂包括奥丽素橙、苏丹红和2,5
‑
双(5
‑
叔丁基
‑2‑
苯并恶唑基)噻吩中的一种或多种
[0016]本专利技术所述的4
‑
丙烯酰吗啉、(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基
‑
4,1
‑
亚苯基)双(丙烯酸2
‑
甲酯)、光引发剂和消光剂的质量比为90～99：1～10：(0.5～5):(0.01～0.3)
[0017]本专利技术技术方案还包括按上述制备方法得到的一种可降解热固性3D打印模具。
[0018]本专利技术进一步提供所述可降解热固性3D打印模具在零件加工中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果是：
[0020]1、与现有技术不同，本专利技术提供的可降解热固性3D打印模具由含可降解缩醛基团的丙烯酸酯组成，为热固性树脂的降解提供了可能。
[0021]2、与现有技术不同，本专利技术提供的可降解热固性3D打印模具由热固性树脂构成，具有打印精度高、尺寸稳定性好的优势。
[0022]3、与现有技术不同，本专利技术提供的可降解热固性3D打印模具的降解条件温和，在弱酸溶液中能够完全降解。
[0023]4、本专利技术提供的一种可降解热固性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解热固性3D打印模具的制备方法，其特征在于，所述的可降解热固性3D打印模具的制备方法包括如下步骤：(1)以香草醛和季戊四醇为原料在有机强酸催化下制备双酚中间体4,4'
‑
(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基苯酚)，4,4'
‑
(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基苯酚)与甲基丙烯酰氯在叔胺条件下发生酰化反应，制备含有双缩醛结构的二官能度丙烯酸酯单体(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基
‑
4,1
‑
亚苯基)双(丙烯酸2
‑
甲酯)；(2)将含有双缩醛结构的二官能度丙烯酸酯单体、4
‑
丙烯酰吗啉、光引发剂和消光剂混合，通过光固化3D打印得到可降解热固性3D打印模具。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机强酸包括对甲苯磺酸、一水合对甲苯磺酸、樟脑磺酸中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的叔胺为三乙胺、N
‑
乙基二异丙胺、吡啶的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述香草醛与季戊四醇的摩尔比为1：0.4～0.6，所述香草醛与有机强酸的摩尔比为1:0.005～0.05，所述反应温度为10～30℃，反应时间为12～48h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述4,4'
‑
(2,4,8,10
‑
四氧杂螺[5.5]十一烷
‑
3,9
‑
二基)双(2
‑
甲氧基苯酚)与甲基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪佳涛，葛美颖，吴立新，周宗佑，郑龙辉，王号朋，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：