[发明专利]一种含有天然胶乳的3D打印光固化材料及其制备方法

说明书

本发明属于3D打印光固化材料技术领域，公开了一种由天然胶乳和光敏树脂制备的3D打印光固化材料，按质量百分比由组分：改性天然胶乳5%‑30%，丙烯酸酯类树脂低聚物30‑80%，活性稀释剂5%‑20%，树脂体系光引发剂0.5%‑1%，乳化剂7%，天然胶乳体系光引发剂0.5‑2%，阻聚剂0.2%。本发明制备的含天然胶乳光固化材料可采用紫外光固化（SLA）技术进行打印，波长范围305nm~405nm，打印过程中，树脂组分和天然胶乳组分均参与固化。属于一种水性光固化打印材料，有益于环保，且打印试片的拉断伸长率比传统光敏树脂打印试片的拉断伸长率高。本发明还公开了一种含有天然胶乳和光敏树脂制备的3D打印光固化材料的制备方法。

技术领域

本发明属于3D打印用光固化材料的技术领域，具体涉及一种含有天然胶乳的3D打印光固化材料及制备方法。

背景技术

3D打印是一种增材制造技术，它是第三次工业革命的核心技术。与常规的减材制造技术相比，3D打印制造占地面积小，操作简单方便；生产设施简单，生产周期缩短；无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生产任何形状的零件,简化了制造过程；减小制品的重量，降低原材料消耗。3D打印能够满足未来制造在订制化、一体化、轻量化等方面的需求。

3D打印材料是制约3D打印发展的关键。3D打印高分子材料有ABS、PLA、PTEE材料、聚丙烯PP线材、光敏树脂。光固化3D打印技术（SLA）所用液态光敏树脂有丙烯酸酯体系、环氧树脂体系等，是一种反应型的热固性材料，是商业化最早，市场占有率最高的一种打印材料。光敏树脂打印材料是紫外光固化涂料应用的延伸，紫外光固化涂料的发展在一定程度上也促进着光固化快速成型材料的发展。SLA光敏树脂由光引发剂、预聚物、单体及其它助剂组成。当光敏树脂中的光引发剂被光源(特定波长的紫外光或激光) 照射吸收能量时，会产生自由基或阳离子，自由基或阳离子使单体和活性低聚物活化，从而发生交联反应而生成高分子固化物。

目前，光固化打印材料较贵，一般为光敏树脂类或改性光敏树脂类。存在的主要问题有：尺寸稳定性差，树脂会吸收空气中的水分，发生翘曲变形，影响样件整体的尺寸精度；一般都不能进行耐久性和热性能试验；且大多为溶剂型，对环境有污染，易使皮肤过敏。

橡胶具有良好的软弹性,但现实中的橡胶作为长链高分子,活性不高,一般不能直接用作3D打印材料。设计可参与光固化反应的橡胶分子链段是解决3D打印光固化材料坚硬质脆的重要措施。为此,本发明引入天然胶乳，作为软段部分。

天然胶乳是一种源自天然的原材料，与光敏树脂体系组成复合光敏材料,取得了较好的成果，同时实现了固化性和柔软性，打印样件的拉伸性能提高。

目前，天然胶乳用于制备3D打印光敏材料尚未见有公开报导。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的环境保护、柔性和韧性问题, 提供一种含有天然胶乳的光固化3D打印材料及其制备方法。

技术方案:一种含有天然胶乳的光固化3D打印材料，按质量百分比由组分:改性天然胶乳5%-30%，丙烯酸酯类树脂低聚物30%-80%，树脂光引发剂0.5%-1%，活性稀释剂5%-20%，乳化剂3%-7%，天然胶乳光引发剂0.5-2%，阻聚剂0.1%-0.5%。其中所述改性天然胶乳是指浓缩天然胶乳通过甲醛除氨，过氧化氢降解过程得到的胶乳或浓缩天然胶乳通过甲醛除氨，过氧化氢降解后与甲基丙烯酸甲酯乳液聚合，接枝反应得到的胶乳。

所述丙烯酸酯类树脂为三官能脂肪聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、二脲烷二甲基丙烯酸酯中的任一种或几种。

所述稀释剂为三官能度活性丙烯酸酯类、多官能度活性丙烯酸酯类、甲基丙烯酸-β-羟丙酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的任一种或几种。

所述光引发剂为光引发剂819、光引发剂184、1-氯蒽醌、光引发剂TPO、苯偶姻种的一种或几种。