【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于，涉及一种光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料及制备使用方法，具体涉及3d打印液态树脂材料的制备，实现可快速光固化3d打印，且光敏硅基弹性体材料于室温中能够拉伸至原长的15倍，动态疲劳拉伸5000次以上而不断，实现高拉伸、耐疲劳硅基弹性体材料。
技术介绍
1、弹性体由于其优异的塑性和回弹性等特点，被广泛的应用于软体机器人、医疗模型、生活用品等。从目前增材技术的发展来看，通过3d打印技术生产的医疗产品和器械不仅能够降低生产成本、加快生产进度，而且在科研论证、产品设计、小批量试验等阶段也具有明显的优势，因此3d打印技术生产的医疗产品在健康检测和健康医疗方面的市场需求势必越来越大。
2、光固化3d打印技术因为综合打印精度和打印速率的优势而被大力推广和应用。随着市场对光固化打印材料的需求的多样化，对可光固化3d打印液态树脂的需求也越来越大。目前市场上已经有基于聚氨酯丙烯酸酯低聚物的光敏树脂产品。但这些产品价格较为昂贵，且不能满足个性化定制需求。此外，拉伸率偏低和耐疲劳性能较弱也限制了这些材料在需要长效、耐疲劳领域的应用。
3、为了提高3d打印弹性体材料的性能，专利cn114014986b利用聚醚聚氨酯丙烯酸酯作为交联剂，并和其他单体以及光引发剂共混形成可光固化的材料体系。其断裂伸长率≥150％，玻璃化转变温度≤-10℃，拉伸强度≤20mpa，较低的断裂伸长率使其仍然难以满足实际应用的需求；专利cn107698800a将氧化石墨烯加入光敏树脂中，提高复合树脂基材料的拉伸强度和弯曲强度，以
4、尤其是随着3d打印技术生产的医疗产品在健康检测和健康医疗方面的市场需求广泛增大，用于作为替换材料时，一定能出现易于断裂或不耐受疲劳性的问题出现后，后果是很严重的。
5、针对现有弹性体3d打印光敏树脂存在的问题，研发高拉伸、耐疲劳的高性能的3d打印光敏树脂。当前主流的光敏树脂专利技术报道的光敏树脂性能较为单一，树脂较脆、韧性差、断裂伸长率较低、耐疲劳性不高。所开发的高性能3d打印光敏树脂具有良好的市场应用前景。
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料及制备使用方法。
3、技术方案
4、一种光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于组份为交联剂、光敏树脂单体和光引发剂所形成的聚合网络；所述交联剂为引入硅氧键的交联剂，占总体的质量比为3～40wt.％；所述光敏树脂单体占总体的质量比为1～80wt.％；所述光引发剂采用(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，占总质量的1～5wt.％；所述光敏硅基弹性体材料于室温中能够拉伸至原长的15倍，动态疲劳拉伸5000次以上而不断。
5、所述光敏硅基弹性体材料为光固化成型。
6、所述引入硅氧键的交联剂采用基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂pdms-ma-mdi，为聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和丙烯酸2-异氰基乙酯，采用一锅法合成制备。
7、所述pdms-ma-mdi中的聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和丙烯酸2-异氰基乙酯的摩尔比为1～2︰1～2︰0.1～1。
8、所述基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂pdms-ma-mdi的1h-nmr谱在δ＝7.2ppm和6.2ppm处出现特征峰，分别属于mdi芳香环上的氢原子和-ch＝ch2；红外光谱图在1625-1675cm-1位置为酰胺ⅱ带，在1525-1575cm-1位置为形成异氰酸酯的羰基的伸缩振动；凝胶渗透色谱图表明所制备交联剂的相对分子量为19.068kda，pdi为1.7305。
9、所述光固化单体包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸异冰片酯或异氰酸酯单体。
10、一种所述光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料的制备方法，其特征在于：将交联剂、光敏树脂单体和光引发剂，按照交联剂占总体的质量比为3～40wt.％、光敏树脂单体占总体的质量比为1～80wt.％和光引发剂占总质量的1～5wt.％的比例，混合均匀配成光敏硅基弹性体材料。
11、一种所述光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料的使用方法，其特征在于：以光敏硅基弹性体材料作为3d打印前驱体溶液，通过数字光处理3d打印成型获取三维结构的硅基弹性体材料；所述3d打印的三维结构在室温中能够拉伸至原长的15倍，动态疲劳拉伸5000次以上而不断。
12、所述数字光处理3d打印时，通过自组装“自上而下”投影方式的数字光处理3d打印机成型，紫外光从打印机的光机照出，将待打印的图案投影在垂直移动的打印平台上方，打印层至设置厚度时，通过电机的移动带动打印平台上下移动实现移动一层打印一层。
13、所述打印层厚度分别设置为100～25μm，控制每一层的固化时间0.5～5s。
14、有益效果
15、本专利技术提出的一种光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料及制备使用方法，针对3d打印弹性体材料自身性能较低，需要在原有3d打印基础材料上加入填料或其他助剂，从而提高打印弹性体力学性能的技术问题。为了得到光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳硅基弹性体材料，本专利技术交联剂中引入硅氧键，得到高拉伸、耐疲劳硅基弹性体材料，通过调控交联剂(pdms-ma-mdi)，与单体(丙烯酸正丁酯、丙烯酸异冰片酯、异氰酸酯单体)的比例调控得到高拉伸、耐疲劳硅基弹性体材料。具体是用于光固化的3d打印的高拉伸、耐疲劳硅基弹性体材料。该树脂材料通过引入硅氧烷，提高分子链的柔顺性，从分子链结构上提高树脂材料的拉伸性能，引入其他丙烯酸酯单体，调控力学性能，热机械性能，并且通过数字光处理固化成型，实现高拉伸、耐疲劳硅基弹性体材料高精度，高复杂度和更快速度的制造。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、合成制备了基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂，再通过控制交联剂(pdms-ma-mdi)，单体(包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸异冰片酯、异氰酸酯单体等)，以及光引发剂的比例，以及辅佐调整dlp打印参数，打印得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于组份为交联剂、光敏树脂单体和光引发剂所形成的聚合网络；所述交联剂为引入硅氧键的交联剂，占总体的质量比为3～40wt.％；所述光敏树脂单体占总体的质量比为1～80wt.％；所述光引发剂采用(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，占总质量的1～5wt.％；所述光敏硅基弹性体材料于室温中能够拉伸至原长的15倍，动态疲劳拉伸5000次以上而不断。
2.根据权利要求1所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述光敏硅基弹性体材料为光固化成型。
3.根据权利要求1所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述引入硅氧键的交联剂采用基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂PDMS-MA-MDI，为聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和丙烯酸2-异氰基乙酯，采用一锅法合成制备。
4.根据权利要求2所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述PDMS-MA-MDI中的聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和丙烯酸2-
5.根据权利要求2或3所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂PDMS-MA-MDI的1H-NMR谱在δ＝7.2ppm和6.2ppm处出现特征峰，分别属于MDI芳香环上的氢原子和-CH＝CH2；红外光谱图在1625-1675cm-1位置为酰胺Ⅱ带，在1525-1575cm-1位置为形成异氰酸酯的羰基的伸缩振动；凝胶渗透色谱图表明所制备交联剂的相对分子量为19.068kDa，PDI为1.7305。
6.根据权利要求1所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述光固化单体包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸异冰片酯或异氰酸酯单体。
7.一种权利要求1～6任一项所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料的制备方法，其特征在于：将交联剂、光敏树脂单体和光引发剂，按照交联剂占总体的质量比为3～40wt.％、光敏树脂单体占总体的质量比为1～80wt.％和光引发剂占总质量的1～5wt.％的比例，混合均匀配成光敏硅基弹性体材料。
8.一种权利要求1～6任一项所述光固化3D打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料的使用方法，其特征在于：以光敏硅基弹性体材料作为3D打印前驱体溶液，通过数字光处理3D打印成型获取三维结构的硅基弹性体材料；所述3D打印的三维结构在室温中能够拉伸至原长的15倍，动态疲劳拉伸5000次以上而不断。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：所述数字光处理3D打印时，通过自组装“自上而下”投影方式的数字光处理3D打印机成型，紫外光从打印机的光机照出，将待打印的图案投影在垂直移动的打印平台上方，打印层至设置厚度时，通过电机的移动带动打印平台上下移动实现移动一层打印一层。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：所述打印层厚度分别设置为100～25μm，控制每一层的固化时间0.5～5s。
...【技术特征摘要】
1.一种光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于组份为交联剂、光敏树脂单体和光引发剂所形成的聚合网络；所述交联剂为引入硅氧键的交联剂，占总体的质量比为3～40wt.％；所述光敏树脂单体占总体的质量比为1～80wt.％；所述光引发剂采用(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，占总质量的1～5wt.％；所述光敏硅基弹性体材料于室温中能够拉伸至原长的15倍，动态疲劳拉伸5000次以上而不断。
2.根据权利要求1所述光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述光敏硅基弹性体材料为光固化成型。
3.根据权利要求1所述光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述引入硅氧键的交联剂采用基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂pdms-ma-mdi，为聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和丙烯酸2-异氰基乙酯，采用一锅法合成制备。
4.根据权利要求2所述光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述pdms-ma-mdi中的聚二甲基硅氧烷、二苯基甲烷二异氰酸酯和丙烯酸2-异氰基乙酯的摩尔比为1～2︰1～2︰0.1～1。
5.根据权利要求2或3所述光固化3d打印的高拉伸、耐疲劳的光敏硅基弹性体材料，其特征在于：所述基于聚二甲基硅氧烷的丙烯酸酯交联剂pdms-ma-mdi的1h-nmr谱在δ＝7.2ppm和6.2ppm处出现特征峰，分别属于mdi芳香环上的氢原子和-ch＝ch2；红外光谱图在1625-1675cm-1位置为酰胺ⅱ带...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彪，王潇，崔晶晶，高佳，刘福康，付超，
申请(专利权)人：上海陕煤高新技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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