[发明专利]一种3D打印光敏树脂材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种自由基‑阳离子混杂固化型3D打印光固化树脂的制备方法。它主要由丙烯酸酯和环氧树脂为预聚物，以聚氨酯丙烯酸酯（PUA）为改性剂制备而成。该光固化树脂由以下质量份的原料制备得到：丙烯酸酯：20‑60份，环氧树脂：20‑60份，聚氨酯丙烯酸酯：5.3‑40份，自由基活性稀释剂：8‑32份，阳离子光引发剂：1.2‑4份，自由基光引发剂：1.2‑4份。本发明采用丙烯酸酯作为自由基型预聚物，3，4‑环氧环己基甲基‑3，4环氧环己基甲酸酯作为阳离子型预聚物，加入活性稀释剂和光引发剂，制备出来的自由基‑阳离子混杂固化型光敏树脂，拉伸强度得到提高了50.22%（如摘要附图所示），凝胶率提高了约2%，热稳定性得以提高，黏度适中，收缩率符合要求。并且制备方法简单，聚氨酯丙烯酸酯的使用解决了3D打印材料目前存在的材料种类相对单一、性能未达到大工业生产要求、成本高的问题。并且可以推动我国3D打印光固化材料的发展。

技术领域

本发明属于3D打印材料制备技术领域，具体涉及一种适用于3D打印光敏树脂材料的制备方法。

背景技术

3D打印，是一种快速成型的增材制造技术。其技术原理是离散与堆积。与传统的减材制造工艺相对比，3D打印技术借助数字建模技术将实体结构数字化，再通过机电控制技术驱动打印设备进行精细化加工，生产时不需要模具，因此更便于制造高精度和高难度产品，成型速度快、制造周期短，可以实现小批量、个性化的按需生产，节约生产成本和时间，提高生产效率，减少生产废料，绿色环保。因此，3D打印技术自20世纪80年代出现就取得了快速的发展，已经在工业设计、航空航天、生物医疗、食品等诸多领域得到广泛应用，被认为是第三次工业革命的核心技术之一。预计未来全球3D打印行业仍会保持快速增长的势头。根据中国产业信息网披露的数据，中国3D打印产业市场将会保持较高的增长率，有望领跑全球3D打印市场。

光敏树脂作为光固化技术的原料，其性能对打印过程和固化制品的性能有着直接而重要的影响。光敏树脂由预聚物、活性稀释剂、光引发剂和添加剂组成。光敏树脂中的光引发剂在紫外光的照射下产生自由基或阳离子活性中心，使预聚物活化，发生链式聚合反应而固化。光敏树脂在固化过程不需要加热，且没有溶剂挥发，利用率接近100％，是一种节能环保的材料。然而混杂固化光敏树脂的力学性能和耐热性有待提高，产品收缩率满足不了需求。聚氨酯丙烯酸酯分子中含有丙烯酸酯官能团和氨基甲酸酯键，兼具聚氨酯和丙烯酸酯的优点，固化的制品柔韧性好、附着力高，与其他树脂的相容性好，由于聚氨酯丙烯酸酯固化速度较慢、价格相对较高，一般将聚氨酯丙烯酸酯作为辅助性功能树脂使用。

因此，在国内外3D打印光敏树脂的研究现状和发展前景的基础上，根据3D打印技术成型的特点和要求，开发出拉伸强度和硬度较高、收缩率较低的实用型光敏树脂，从而降低 3D打印材料的进口依赖，提高3D打印成形产品的质量，已经成为国内3D打印光敏树脂的发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于3D打印混杂固化形光敏树脂材料的制备方法，制备工艺简单。聚氨酯丙烯酸酯的加入可以显著提高光敏树脂的拉伸强度；并且本发明制备的光敏树脂凝胶率较高；黏度适中，流动性稳定，更便于3D打印，且更易成型；收缩率符合要求，热稳定性也得到了明显改善，从而提高3D打印成形产品的质量。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种适用于3D打印光敏树脂材料的制备方法，主要由丙烯酸酯，3，4-环氧环己基甲基-3，4环氧环己基甲酸酯，聚氨酯丙烯酸酯制备而成。制备时，先使用分析天平称取一定质量的各组分于烧杯中，磁力搅拌30分钟，最后超声震荡脱泡30分钟，避光储存备用。

所述的自由基-阳离子混杂型光敏树脂的制备方法是：丙烯酸酯：20-60份，3，4-环氧环己基甲基-3，4环氧环己基甲酸酯：20-60份，自由基活性稀释剂：8-32份，阳离子光引发剂： 1.2-4份，自由基光引发剂：1.2-4份。

所述的改性剂的制备方法是：聚氨酯丙烯酸酯：5.3-40份