一种封闭异氰酸酯预聚物、预热处理双重固化3D打印树脂及成型方法技术

本发明专利技术公开了一种封闭异氰酸酯预聚物、预热处理双重固化3D打印树脂及成型方法，所述3D打印树脂按总重量100％计包括：可光固化的树脂单体和/或预聚物25

【技术实现步骤摘要】
一种封闭异氰酸酯预聚物、预热处理双重固化3D打印树脂及成型方法


[0001]本专利技术涉及3D打印材料制备
，更具体地说，本专利技术涉及一种封闭异氰酸酯预聚物、预热处理双重固化3D打印树脂及成型方法。

技术介绍

[0002]立体光固化成型技术利用计算机处理目标成型件数据并转换成数控加工代码，通过紫外光源逐点或面曝光使液态光敏树脂材料发生化学反应，固化形成线性、交联结构的高分子聚合物，逐层累积叠加后制造出三维实体。
[0003]立体光固化成型所使用的树脂一般由预聚物、单体、光引发剂、颜料、助剂等部分组成，但由于光源作用时间短，树脂中的活性反应基团转化率往往偏低，导致成型材料机械性能低。同时由于上述原因制件中多存在尚未完全反应的小分子物质，易发生游离、析出、水解等现象，导致材料在数天到数周后机械性能大幅降低，限制了材料在有长期服役要求的场景中的应用。
[0004]因此，有必要提出封闭异氰酸酯预聚物、预热处理双重固化3D打印树脂及成型方法，解决现有技术材料由于发生易发生游离、析出、水解而导致机械性能不稳定的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种封闭异氰酸酯预聚物、预热处理双重固化3D打印树脂及成型方法，解决现有技术由于发生易发生游离、析出、水解而导致机械性能不稳定的缺陷。
[0006]鉴于此，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种封闭异氰酸酯预聚物，具有如式I的结构式：
[0008][0009]其中：
[0010]R1、R2、R3、R4为C1
‑
C20结构，分别独立地选自脂肪链、脂环、杂环、芳环、芳杂环、多环结构；
[0011]Y1、Y2分别独立地选自C5
‑
C21的亚烷基，C6
‑
C33的亚脂环基，C6
‑
C18的亚芳基，及C7
‑
C42的芳基亚烷基或烷基亚芳基；
[0012]X1为C1
‑
C30结构，且含有中的一种或多种基团。
[0013]进一步地，所述R1、R2、R3、R4中至少一个取代基中含有O、N、P、S、Cl、F中的一种或多种元素。
[0014]本专利技术另一个目的在于提出一种预热处理双重固化3D打印树脂，按总重量100％计包括：可光固化的树脂单体和/或预聚物25
‑
74％，光引发剂0.5
‑
6％，封闭异氰酸酯预聚物21
‑
72％，扩链剂3
‑
23％，助剂0.02
‑
1.8％；所述封闭异氰酸酯预聚物具有如以上所述的结构式。
[0015]进一步地，所述封闭异氰酸酯预聚物解封后所含异氰酸酯基团和所述扩链剂所含活泼氢基团物质的量之比为1:(1.01
‑
1.50)；所述封闭异氰酸酯预聚物解封后所含异氰酸酯基团浓度为0.05
‑
0.12mol/100g。
[0016]进一步地，所述封闭异氰酸酯预聚物解封后所含异氰酸酯基团和所述扩链剂所含活泼氢基团物质的量之比为1:(1.01
‑
1.10)；所述封闭异氰酸酯预聚物解封后所含异氰酸酯基团浓度为0.07
‑
0.09mol/100g。
[0017]进一步地，所述可光固化的树脂单体为丙烯酸酯单体、丙烯酸磷酸酯、丙烯酰胺单体、乙烯基酰胺中的一种或多种，所述预聚物为该单体的预聚物。
[0018]进一步地，所述扩链剂为官能度等于2，分子量小于800的二元醇、二元胺或醇胺。
[0019]本专利技术还有一个目的在于提出一种预热处理双重固化3D打印树脂的成型方法，包括如下步骤：
[0020]S1.加热如以上所述预热处理双重固化3D打印树脂，得到中间产物A；
[0021]S2.所得中间产物A通过光固化3D打印，形成固态成型件B；
[0022]S3.清洗固态成型件B并干燥，再进行UV曝光；
[0023]S4.将曝光后的成型件B置于浸泡液中加热，结束后取出成型件B，清洗并干燥，得到最终制品。
[0024]进一步地，步骤S1中所述加热过程温度为70
‑
120℃，时间为10
‑
30min。
[0025]进一步地，步骤S4中所述浸泡液为硅油；加热温度90
‑
130℃，时间90
‑
180min。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的有益效果包括但不限于：
[0027]1.本专利技术提供的含氟封闭型异氰酸酯预聚物，通过引入含氟基团，能够通过亲核作用大幅增强氢键和分子间作用力，应用于预热处理双重固化3D打印树脂成型后能够保证机械性能的长期稳定性，减小形变量。
[0028]2.本专利技术提供的3D打印树脂，通过预热前处理工艺，可进一步提高热固化组分转化率；通过介质热氛围后处理工艺，能够进一步地降低因后处理产生的形变量。
附图说明
[0029]图1为本专利技术所述封闭异氰酸酯预聚物的结构式。
具体实施方式
[0030]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在一个实施例中，提出一种封闭异氰酸酯预聚物，具有如式I的结构式：
[0032][0033]其中：
[0034]R1、R2、R3、R4为C1
‑
C20结构，分别独立地选自脂肪链、脂环、杂环、芳环、芳杂环、多环结构；
[0035]Y1、Y2分别独立地选自C5
‑
C21的亚烷基，C6
‑
C33的亚脂环基，C6
‑
C18的亚芳基，及C7
‑
C42的芳基亚烷基或烷基亚芳基；
[0036]X1为C1
‑
C30结构，且含有中的一种或多种基团。
[0037]式I所示的含氟封闭型异氰酸酯预聚物，通过引入含氟基团，能够通过亲核作用大幅增强氢键和分子间作用力，应用于预热处理双重固化3D打印树脂成型后能够保证机械性能的长期稳定性，减小形变量。
[0038]所述的，式I所示的含氟封闭型异氰酸酯预聚物可以通过二异氰酸酯和含氟二元醇先预聚，再用封闭剂封端得到，本领域人员可以根据式I的结构选择合理的试剂通过常见的反应路线合成得到。
[0039]可选地，上述式I的结构式中，所述R1、R2、R3、R4中至少一个取代基中含有O、N、P、S、Cl、F中的一种或多种元素。
[0040]在另一个实施例中，提出一种预热处理双重固化3D打印树脂，按总重量100％计包括：可光固化的树脂单体和/或预聚物25
‑
74％，光引发剂0.5
‑
6％，封闭异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.封闭异氰酸酯预聚物，其特征在于，具有如式I的结构式：其中：R1、R2、R3、R4为C1
‑
C20结构，分别独立地选自脂肪链、脂环、杂环、芳环、芳杂环、多环结构；Y1、Y2分别独立地选自C5
‑
C21的亚烷基，C6
‑
C33的亚脂环基，C6
‑
C18的亚芳基，及C7
‑
C42的芳基亚烷基或烷基亚芳基；X1为C1
‑
C30结构，且含有中的一种或多种基团。2.根据权利要求1所述的封闭异氰酸酯预聚物，其特征在于，所述R1、R2、R3、R4中至少一个取代基中含有O、N、P、S、Cl、F中的一种或多种元素。3.一种预热处理双重固化3D打印树脂，其特征在于，按总重量100％计包括：可光固化的树脂单体和/或预聚物25
‑
74％，光引发剂0.5
‑
6％，封闭异氰酸酯预聚物21
‑
72％，扩链剂3
‑
23％，助剂0.02
‑
1.8％；所述封闭异氰酸酯预聚物具有如权利要求1所述的结构式。4.根据权利要求3所述的3D打印树脂，其特征在于，所述封闭异氰酸酯预聚物解封后所含异氰酸酯基团和所述扩链剂所含活泼氢基团物质的量之比为1:(1.01
‑
1.50)；所述封闭异氰酸酯预聚物解封后所含异氰酸酯基团浓度为0.05
‑
0.12mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：林锦睿，徐建明，邱显星，孟龙，李燕，
申请(专利权)人：上海信斯帝克新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：