[发明专利]抗静电低聚物、抗静电光固化材料及其制备方法和在3D打印中的应用

说明书

本发明公开了一种抗静电低聚物及其制备方法、抗静电光固化材料及其制备方法和应用，所述抗静电光固化材料包括抗静电低聚物、活性稀释剂、光引发剂、助剂和填料。所述抗静电光固化材料先用氯化胆碱合成含有氯化季铵盐结构具有抗静电效果的低聚物，然后再与活性稀释剂、光引发剂和助剂混合而成。本发明的抗静电光固化材料适用于3D打印，尤其适用于立体光固化快速成型设备，可以直接用于打印制备具有抗静电效果的模型产品。

技术领域

本发明涉及一种应用于光固化3D打印的抗静电光敏材料。

背景技术

随着近几年3D打印技术日新月异的发展，3D产业在我国的应用越来越广，目前模具制造、航空航天、医药、机械等领域都取得了突破性进展。光固化3D打印材料属于高分子材料，普遍具有高绝缘性，在使用时会发生静电积聚、电磁波干扰等危害，更有甚者会导致火灾、爆炸等重大事故的危险，严重限制了光固化3D打印材料在抗静电领域的应用。

为了消除静电带来的危害，目前传统工艺上大多数的的解决方法是通过添加一定量的导电填料或者具有润滑吸湿性的抗静电剂，来使具有高绝缘性的材料具有抗静电效果。比如炭系材料(炭黑)、金属粉末(银粉、铜粉)、金属氧化物(氧化锡、氧化铜、氧化锌)以及具有一些表面活性的离子型和非离子型抗静电剂。

但采用现有传统工艺用于开发光固化3D打印材料存在一些缺点：一，粉末型添加量大，导致光固化成型效果差，精度差，比如炭系材料黑色严重，遮盖力很强，无法有效的吸收光源而金属粉末长时间沉降，表面容易氧化。二，表面活性的抗静电剂添加量大，容易造成材料本身强度韧性的降低而且随着抗静电剂的迁移消耗导致产品的抗静电效果随着时间变弱。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种抗静电光敏树脂及其制备方法、抗静电光固化材料及其制备方法和应用，通过原位聚合法合成具有抗静电效果持久的光敏树脂，然后与活性稀释剂、光引发剂和助剂混合而成一款适用于电子制造领域的高强度高韧性的新型抗静电3D打印光固化材料。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种抗静电低聚物，由聚氨酯丙烯酸酯和/或环氧改性聚氨酯丙烯酸酯构成，其中，所述聚氨酯丙烯酸酯和环氧改性聚氨酯丙烯酸酯的合成采用：氯化胆碱作为聚合物的氯化季铵盐结构，二异氰酸酯作为聚合物的硬段组分，甲基丙烯酸羟乙酯或者环氧丙醇作为封端剂。

于本发明一实施例中，所述二异氰酸酯为六甲撑二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或任意两种及以上的混合物。

一种抗静电低聚物的制备方法，取氯化胆碱溶于溶剂中，加入二异氰酸酯化合物中，氯化胆碱与二异氰酸酯的摩尔比为2:1，在10-25℃混合均匀，然后升温到40-100℃，反应2-3小时，得到预聚物；然后在预聚物中加入封端剂，所述封端剂与预聚物的摩尔比为2:1，继续反应1-6个小时，减压蒸馏得到抗静电低聚物。

所述溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)，在10-25℃混合搅拌20-30min，根据封端剂的不同，可相应得到抗静电聚氨酯丙烯酸树脂或者抗静电环氧改性聚氨酯丙烯酸树脂。

一种抗静电光固化材料，包括抗静电低聚物以及活性稀释剂、光引发剂助剂和填料，所述各组分的质量百分比为：

抗静电低聚物：30％-50％；

活性稀释剂：50％-70％；

光引发剂：0.1％-10％；

助剂：0.05％-5％；

填料：0.1％-10％；

其中，各组分含量百分数之和等于100％。