[发明专利]一种用于3D打印的光敏树脂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印的光敏树脂及其制备方法。

背景技术

3D打印机又称三维立体打印机，是一种基于材料堆积法的新型制造技术，其基本原理为“分层制造，逐层添加”。利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。工作时先由铺粉辊左右移动，将供粉缸里的粉末在成型缸上均匀铺设，然后根据设计好的零件模型由打印头在第一层粉末上喷出此截面形状，然后成型缸向下移动，再按照此步骤打印第二层，通过层间叠加使零件整体各截面重叠起来形成制品。3D打印技术出现已有二十年左右，但是真正大规模的资金和技术投入从近几年才开始，目前美国已拨款10亿美元成立国家级3D打印添加剂工业研究中心，我国机床行业协会以确定将3D打印机列为中国未来制造第一位。

2011年全球3D打印销售额为17.14亿美元，同比增长29%。其中产品直接用于批量生产的设备占19.2%，而大范围的批量应用无疑推动了耗材种类和数量的激增。国内3D打印的普及程度较低，有关其专用光敏树脂材料的报道更是鲜有，光敏树脂由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光引发剂（或称为光敏剂），在一定波长的紫外光（250-300纳米）照射下立刻引起聚合反应完成固化。现有的光敏树脂由于基体搭配和配方设计等原因导致固化效率低、制件性能差、刺激性大和成本高等不足。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3D打印的光敏树脂及其制备方法。本发明制备的光敏树脂具有成型速度快、刺激性小、工艺简单和成本低廉等特点，可直接应用于3D打印制得结构复杂的产品。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于3D打印的光敏树脂及其制备方法，由下述组份按重量份制备而成：

丙烯酸酯35～40份，

环氧树脂35～40份，

稀释剂20～30份，

消泡剂0.1～5份，

流平剂0.1～5份，

阳离子型引发剂1～10份，

自由基型光聚合引发剂1～10份。

所述的丙烯酸酯为环氧丙烯酸单酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯中的至少一种。

所述的环氧树脂为酚醛型、双酚A型和酯环族环氧树脂中的至少一种。

所述的稀释剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚和三丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。

所述的消泡剂为二甲基聚硅氧烷、环氧乙烷环氧丙烷共聚醚和聚醚硅氧烷中的至少一种。

所述的流平剂为有机硅-环氧乙烷共聚物、有机硅-环氧丙烷共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一种。

所述的阳离子型引发剂为碘鎓盐或锍鎓盐。

所述的自由基型光聚合引发剂为二苯甲酮、氯化二苯甲酮和安息香二甲醚中的至少一种。

本发明的另一个目的是提供一种制备上述用于3D打印的光敏树脂的方法，包括以下步骤：

（1）在装有搅拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中，依次加入丙烯酸酯、环氧树脂、稀释剂、消泡剂、流平剂、阳离子型引发剂和自由基型光聚合引发剂；

（2）将（1）中混合液升温至50℃～80℃，用搅拌器进行搅拌约15min～30min，得到淡黄色均一的液体，即为用于3D打印的光敏树脂。

本发明的有益效果有：

1、由于加入了环保型稀释剂，制备的光敏树脂没有刺激性，对环境和人体危害相对较小。

2、由于引发剂和不饱和树脂的有效搭配，大幅提高了光敏树脂成型速度。

3、本发明的光敏树脂可直接应用于3D打印制得结构复杂的制件产品，由于本发明制备的光敏树脂成型速度快，可实现制件产品设计与3Ｄ打印生产同步进行，大幅提高企业研发效率，缩短产品设计周期，降低开发的成本和风险。

4、目前SLS 技术所需耗材价位在 250～460 美元/kg，由于本发明中采用低成本不饱和树脂，使得最终光敏树脂的成本较现有耗材相比大幅削减50%～70%成本，有利于批量生产和3D打印技术的普及应用工作。

具体实施方法

下面结合具体实例对本发明内容进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于本发明所要求保护的范围之内。

本发明的具体实施例中如无特别说明，各实施例中所述份数均为重量份。

实施例1