一种应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂及其制备方法技术

技术编号:37665336 阅读:16 留言:0更新日期:2023-05-26 04:23
本发明专利技术涉及一种应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂及其制备方法,以重量份数计,聚酰亚胺光敏树脂的制备原料包括:带有活性基团的聚酰亚胺树脂40

【技术实现步骤摘要】
一种应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
,具体为一种应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,又称增材制造,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。光固化成型(SLA或DLP),是3D打印技术的一种成型方式,主要材料为光敏树脂,其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的,这种液态光敏树脂在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。
[0003]目前,用于商业化的SLA或DLP打印的光敏树脂主要有丙烯酸酯、环氧树脂和聚氨酯基树脂。丙烯酸酯和环氧树脂紫外光固化速度快、精度高,但机械性能差、脆性大;聚氨酯丙烯酸酯韧性好、收缩率小,但价格较贵,耐热性也不好。
[0004]聚酰亚胺(Polyimide,简写PI)指主链上含有酰亚胺环(

CO

NR

CO

)的一类聚合物,是综合性能最佳的有机高分子材料之一。其耐高温达400℃以上,长期使用温度范围

200~300℃,部分无明显熔点,高绝缘性能,103赫兹下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属F至H级绝缘。PI作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认识。然而,刚性分子链在赋予优异的综合性能的同时也带来了难溶、难熔的问题,因此。很难有复杂结构的三维PI制件。
[0005]近年来,将聚酰亚胺用于3D打印研究方向日渐兴起,现有技术(CN105837760A、CN108748976A)公开了光固化聚酰亚胺墨水及其直写式成型方法的专利,专利中是利用直写式的方式打印,自制设备类似于FDM的打印;还有报道(J.Mater.Chem,2017,5,16307

16314)介绍了光固化聚酰亚胺树脂的制备及其DLP打印,打印出的样品需要高温后处理,制备工艺比较复杂。因此,提供一种性能较高、制备工艺简单、对打印设备要求不高的聚酰亚胺光敏树脂以成为研究焦点。

技术实现思路

[0006]基于此,有必要提供一种应用于紫外光固化3D打印聚酰亚胺光敏树脂及其制备方法。
[0007]为实现上述目的,本专利技术提供一种技术方案:
[0008]一种应用于紫外光固化3D打印聚酰亚胺光敏树脂,以重量份数计,所述聚酰亚胺光敏树脂的制备原料包括:
[0009]带有活性基团的聚酰亚胺树脂40

60份;
[0010]有机活性剂20

50份;以及
[0011]光引发剂2

5份;
[0012]所述有机活性剂包括甲基丙烯酸甲酯和1

乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮。
[0013]优选地,以重量份数计,所述带有活性基团的聚酰亚胺树脂的制备原料包括:
[0014][0015]优选地,所述阻聚剂包括对苯二酚、2

叔丁基对苯二酚和5

二叔丁基对苯二酚中的至少一种。
[0016]优选地,所述溶剂包括N

甲基吡咯烷酮、N,N

二甲基甲酰胺和N,N

二甲基乙酰胺中的至少一种。
[0017]本专利技术还提供一种如上任意一项所述应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂的制备方法,包括步骤:
[0018]将所述带有活性基团的聚酰亚胺树脂、所述有机活性剂以及所述光引发剂置于研磨球磨机中避光研磨至其混合均匀,即得所述聚酰亚胺光敏树脂;
[0019]所述有机活性剂包括甲基丙烯酸甲酯和1

乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮。
[0020]优选地,所述带有活性基团的聚酰亚胺树脂的制备步骤包括:
[0021]在所述溶剂中加入所述2

(4

氨基苯基)
‑5‑
氨基苯并咪唑,得到第一混合液;
[0022]向所述第一混合液中加入3,3

,4,4
′‑
二苯酮四酸二酐进行反应,反应结束后,得到第二混合液;
[0023]向所述第二混合液中加入所述三乙胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯和阻聚剂进行缩合反应,反应结束后,得到所述带有活性基团的聚酰亚胺树脂。
[0024]优选地,向所述第一混合液中加入3,3

,4,4
′‑
二苯酮四酸二酐进行反应,反应结束后,得到第二混合液的具体步骤包括:
[0025]在冰水浴条件下,向所述第一混合液中加入3,3

,4,4
′‑
二苯酮四酸二酐,在惰性气体氛围中搅拌溶解后,倒入水热反应釜中进行反应,后置于低温环境中反应,再置于升温体系中反应,反应结束即得所述第二混合液。
[0026]优选地,所述升温体系为:
[0027]120℃下反应2h、160℃下反应2h、200℃下反应12h。
[0028]优选地,所述缩合反应的反应温度为100℃,反应时间为5h。
[0029]置于低温环境中反应的反应温度为4℃,反应时间为24h。
[0030]本专利技术的有益效果:
[0031]本专利技术制备工艺简单,制备过程中产生的废液较少;制得的聚酰亚胺光敏树脂可以用于常规的商业级SLA或DLP打印机,打印后的产品的后处理简单,无需高温亚胺化,不存
在溶剂挥发、体积缩小的问题,具有尺寸稳定、强度高、耐热性好,制备过程具有环境友好的特点。
附图说明
[0032]图1为由实施例1的聚酰亚胺光敏树打印的最终样品图;
[0033]图2为拉伸样条标准;
[0034]图3为由实施例1的聚酰亚胺光敏树打印的拉伸样条图;
[0035]图4为实施例1的热分析图;
[0036]图5为实施例3的热分析图;
[0037]图6为打印好的冲击样条图;
[0038]图7为冲击样条厚度测量图;
[0039]图8为冲击样条宽度测量图。
具体实施方式
[0040]为了更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0041]实施例中,所使用的试验方法如无特殊说明,均为常规方法,所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
[0042]一种聚酰亚胺光敏树脂,以重量份数计,所述聚酰亚胺光敏树脂的制备原料包括:
[0043]带有活性基团的聚酰亚胺树脂40本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂,其特征在于,以重量份数计,所述聚酰亚胺光敏树脂的制备原料包括:带有活性基团的聚酰亚胺树脂40

60份;有机活性剂20

50份;以及光引发剂2

5份;所述有机活性剂包括甲基丙烯酸甲酯和1

乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮。2.根据权利要求1所述应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂,其特征在于,以重量份数计,所述带有活性基团的聚酰亚胺树脂的制备原料包括:溶剂。3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺光敏树脂,其特征在于,所述阻聚剂包括对苯二酚、2

叔丁基对苯二酚和5

二叔丁基对苯二酚中的至少一种。4.根据权利要求2所述应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂,其特征在于,所述溶剂包括N

甲基吡咯烷酮、N,N

二甲基甲酰胺和N,N

二甲基乙酰胺中的至少一种。5.一种如权利要求1~4任意一项所述应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂的制备方法,其特征在于,包括步骤:将所述带有活性基团的聚酰亚胺树脂、所述有机活性剂以及所述光引发剂置于研磨球磨机中避光研磨至其混合均匀,即得所述聚酰亚胺光敏树脂;所述有机活性剂包括甲基丙烯酸甲酯和1

乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮。6.根据权利要求5所述应用于紫外光固化3D打印的聚酰亚胺光敏树脂,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐峰付蕾白海清袁佳乐肖沁遥杨月月张琦欣
申请(专利权)人:陕西理工大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1