[发明专利]一种活性受控的光固化3D打印树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光敏树脂技术领域，具体涉及一种活性受控的光固化3D打印树脂及其制备方法和应用。该活性受控的光固化3D打印树脂包括以下重量份的各组分：30～50份的低聚丙烯酸酯，0.1～2份的阻聚剂，0.5～4份的光引发剂，20～40份的活性稀释剂，0～5份的颜填料，0.2～1份的助剂。本发明所提供的技术方案提高了3D打印光固化树脂成型精度，解决了黑白屏LCD打印机打印过程中出现残渣的问题；同时兼顾了树脂在彩屏LCD打印机、DLP打印机和SLA打印机上完整成型的问题。

技术领域

本发明属于光敏树脂技术领域，具体涉及一种活性受控的光固化3D打印树脂及其制备方法和应用。

背景技术

光敏树脂发现至今已有近二百年的时间，经历了天然树脂阶段到人工合成树脂阶段；应用领域也由照相纸板技术发展到光刻技术。光固化3D打印技术兴起于20世纪80年代，经过几十年的发展，逐渐发展形成SLA、DLP、LCD、PolyJet等细分成型方式。而其中的LCD成型技术因技术门槛低、设备成本低廉得到迅速发展。

与DLP成型技术相比，LCD光固化打印机就是DLP技术的光源用LCD来代替，LCD液晶板成像原理，利用光学投射穿过红绿蓝三原色滤镜过滤掉红外线和紫外线(红外线和紫外线对LCD片有一定的损害作用)后，再将三原色投射穿过三片液晶板上，合成投影成像。市场上的LCD 3D打印机主要采用垂直芯片LED发射光源加反射罩的光源方案，LCD屏幕主要采用RGB彩屏。这样造成的后果是，紫外光线经过LCD屏幕之后，光源的中心光功率高，四周光功率低，导致在打印尺寸要求精度比较高的模型(±0.05mm)中，由于不同位置光功率大小不一样，树脂在固化过程中吸收的紫光能量不一样造成尺寸偏差较大。

随着LCD打印设备的技术进步和终端客户的使用需求，当前主流打印机厂商近年纷纷推出黑白屏3D打印机。黑白屏3D打印机采用黑白单色成像显示技术，光线可以直接均匀照射到黑白屏，同样的功率下能提高光的利用率，紫光的穿透率在同等条件下高于RGB彩屏的3～4倍，打印效率高，打印精度高，打印过程的散热效果好。打印速度的提升实际上是通过减少曝光时间来反应，相比于传统彩屏，黑白屏的透光率大幅上升(移除了彩色滤光片和背光，优化调整偏光片，优化调整开口率)，使光源能在更短时间内提供树脂固化所需能量。

黑白屏相较于常规彩屏具有以下特点：

1.更高的透光率，由彩屏的1％左右提升至6％；

2.更快的打印速度，单层曝光时间一般在2-4s，是彩屏机型的1/4～1/2；

3.更长的屏幕寿命，一般屏幕至少3000小时。大幅面黑白屏打印机具有工业级的成型尺寸，能够满足市场的更多需求。

黑白屏打印机的出现，重要意义在于能极大程度缩短打印时间，提高打印效率，尤其是搭配2K/4K分辨率屏幕的大幅面LCD打印机，满足了市场对大尺寸的需求，使LCD技术向工业化生产迈进重要一步，缩短了与工业级SLA的差距，同时降低了使用成本。

虽然黑白屏LCD打印机具有上述优点，但也带来了一些显著问题。市面上在彩屏打印机上适用的树脂在黑白屏打印机上存在易产生残渣的致命问题，尤其是大幅面设备，残渣问题更为突出，严重影响了终端客户的使用体验，现有的树脂不能在黑白屏打印机尤其是大幅面黑白屏打印机上适用。

本专利所述控制光固化3D打印树脂活性的方法，克服了上述打印设备存在的缺陷，解决了现有树脂在黑白屏打印机上打印存在的残渣问题，同时在传统彩屏打印机上也提高了树脂打印模型的成型精度。

发明内容

为解决现有技术的不足，克服现有打印材料的缺陷问题，本发明提供了一种活性受控的光固化3D打印树脂及其制备方法和应用。本发明所提供的技术方案提高了3D打印光固化树脂成型精度，解决了黑白屏LCD打印机打印过程中出现残渣的问题；同时兼顾了树脂在彩屏LCD打印机、DLP打印机和SLA打印机上完整成型的问题。

本发明所提供的技术方案如下：