[发明专利]一种异氰酸酯墨水及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种异氰酸酯墨水及其制备方法和应用，属于3D打印高性能树脂基材料技术领域。本发明提供的异氰酸酯墨水由包括以下组分的原料制得：甲基丙烯酸酯、异氰酸酯树脂、柔性改性剂、光引发剂和染料；所述异氰酸酯树脂和甲基丙烯酸酯的摩尔比为100：(50～200)；所述异氰酸酯树脂、柔性改性剂、光引发剂和染料的质量比为(20～100):(0～60):(0.1～6):(0.01～0.6)。本发明提供的异氰酸酯墨水具有适合3D打印的光固化性能，具有极高的打印精度，可打印较为复杂的结构，且打印成型件具有优异的力学性能和尺寸稳定性，能够广泛应用于汽车工业、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及3D打印高性能树脂基材料技术领域，特别涉及一种异氰酸酯墨水及其制备方法和应用。

背景技术

异氰酸酯是一类由异氰酸衍生出的酯，通式为R-N＝C＝O，是氰酸酯R-O-C≡N的同分异构体。根据分子中酯基个数的不同，可分为单异氰酸酯和二异氰酸酯等。由于异氰酸酯基团拥有较高的不饱和度，因而化学性质非常活泼，较易与含羟基化合物反应生成氨基甲酸酯，这也是聚氨酯合成中最常见的反应。同时，异氰酸酯在高温条件下自聚形成三聚体异氰尿酸酯六元杂环，具有较高的耐热性能、力学性能、耐溶剂性等。这些优异的性能使异氰酸酯得到了广泛的应用，但是在3D打印技术中还未见应用。

随着科技的不断发展，3D打印技术已经应用到我们生活的方方面面，适用于3D打印的材料也得到了研究者越来越多的关注。其中，对于高精度、高性能3D打印材料的需求尤为迫切。近年来，研究人员已经开发了一些用于3D打印的高性能材料，如环氧树脂、聚酰亚胺和聚醚醚酮等，但是上述高性能材料都存在着打印精度较低、尺寸收缩率较大、机械性能不高的技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种异氰酸酯墨水及其制备方法和应用。本发明提供的异氰酸酯墨水打印精度高、尺寸收缩率低，且具有良好的力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种异氰酸酯墨水，由包括以下组分的原料制得：

甲基丙烯酸酯、异氰酸酯树脂、柔性改性剂、光引发剂和染料；

所述异氰酸酯树脂和甲基丙烯酸酯的摩尔比为100：(50～200)；

所述异氰酸酯树脂、柔性改性剂、光引发剂和染料的质量比为(20～100):(0～60):(0.1～6):(0.01～0.6)。

优选地，所述甲基丙烯酸酯包括甲基丙烯酸羟丙酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯。

优选地，所述异氰酸酯树脂包括甲苯二异氰酸酯、双酚A型氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。

优选地，所述柔性改性剂包括AgiSyn 236-G75、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、NeoRad U-6282、AgiSyn 740、乙氧基乙基丙烯酸酯、乙氧基丙氧基二甲基丙烯酸酯、乙氧化丙氧化双酚A二丙烯酸酯和异冰片基丙烯酸酯中的一种或多种。

优选地，所述染料包括奥丽素、维生素E油和对苯二酚中的一种或多种。

本发明还提供了上述技术方案所述异氰酸酯墨水的制备方法，包括以下步骤：

将甲基丙烯酸酯和异氰酸酯树脂混合，进行改性反应，得到改性反应产物；

将所述改性反应产物、柔性改性剂、光引发剂和染料混合，得到所述异氰酸酯墨水。

优选地，所述改性反应的温度为0～80℃，时间为1～6h。

本发明还提供了上述技术方案所述的异氰酸酯墨水或上述技术方案所述制备方法制得的异氰酸酯墨水在3D打印领域中的应用。