[发明专利]一种用于3D打印的生物基光敏树脂组合物

说明书

本发明提供了一种用于3D打印的生物基光敏树脂组合物。主体生物基树脂结构中既含有可进行自由基光固化的丙烯酸酯基团，也含有可进行阳离子光固化的环氧基团，在辐照下可同时发生自由基‑阳离子混杂光固化，在解决石油基光固化树脂产品降解困难，对环境造成严重污染等问题的同时，兼顾自由基/阳离子混杂光固化带来的固化材料体积收缩率低、物理机械性能优异的优点，该组合物能够应用于DLP型3D打印设备。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种生物基光敏树脂组合物的组成及其在3D打印中的应用。

背景技术

3D打印被认为是近20年制造技术领域的一次重大突破，目前该技术已在航空航天、工业设计、生物医疗、汽车、食品、建筑等领域得到广泛应用。目前3D打印技术主要分为熔融沉积快速成型FDM(Fused Deposition Modeling)、选择性激光烧结SLS(SelectedLaser Sintering)、三维打印3DP(Three Dimensional Printing)、立体光刻成型SLA(Stereolithography)和数字光处理技术DLP(Digital Light Procession)，其中以光固化为加工原理、以光敏树脂为打印材料的光固化3D打印技术是发展最早期、技术最成熟的一门技术。其原理主要是利用一定波长的光，选择性辐照液态光敏树脂使其发生光固化交联反应，以此方式层层加固，直至最终成品的完成，具有打印分辨率高、打印速度快和材料易于功能化等优点。

随着光固化3D打印技术的飞速发展，光敏树脂的市场需求量与日俱增。一般可用于光固化3D打印的光敏树脂需满足黏度小、光敏性好、一次固化程度高、固化收缩率小、储存稳定性好等条件。当前DLP用光敏树脂主要基于石化产品。但石化产品的开采及使用易造成较为严重的环境污染。此外，传统树脂产品由于降解困难，若处理不当，废旧的成型产品将对环境造成严重污染。采用生物基材料取代石化材料可有效解决石化产品的经济和环境问题，实现可持续发展。生物基材料是指利用可再生物质通过生物、化学以及物理等方法制造的一类新材料，具有来源广泛、成本低廉、可再生、无环境污染、可生物降解等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光固化3D打印的生物基光敏树脂组合物，主体树脂结构中既含有可进行自由基光固化的丙烯酸酯基团，也含有可进行阳离子光固化的环氧基团，该类生物基光敏树脂在辐照下同时发生自由基-阳离子混杂光固化，可用于光固化3D打印。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种光固化3D打印的生物基光敏树脂组合物，其特征在于：包括质量百分数为30％-50％自由基活性稀释剂，质量百分数为50-80％的生物基树脂，质量百分数为0.1％-10％自由基/阳离子组合光引发剂。

所述自由基活性稀释剂选自(甲基)丙烯酸酯类化合物中的一种或两种以上的组合：(甲基)丙烯酸烷酯，(甲基)丙烯酸羟基酯，(聚)亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸酯，三元以上多元醇的(甲基)丙烯酸酯或其二羧酸改性物，环氧丙烯酸酯，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯，末端羟基化聚合物的(甲基)丙烯酸酯，脲烷树脂、硅氧烷树脂、螺烷树脂等低聚树脂的(甲基)丙烯酸酯。

所述生物基树脂以三嗪环为中心结构，侧基既含有丙烯酸酯基团，也含有环氧基团，其结构通式如下式(I)所示：

式(I)中R为

或

所述自由基/阳离子组合光引发剂，其中自由基光引发剂选自二烷氧基苯乙酮类、α-羟烷基苯酮类、α-胺烷基苯酮类、酰基膦氧化物、二苯甲酮类、苯偶姻类、苯偶酰类、杂环芳酮类、肟酯类光引发剂中一种或两种以上的组合。其中阳离子光引发剂选自芳基重氮盐、碘鎓盐、硫鎓盐、芳基茂铁盐中的一种或两种以上的组合。