[发明专利]一种光敏树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光敏树脂，包括有机硅先驱体、活性稀释剂、光引发剂和硅烷偶联剂；其中，所述有机硅先驱体含有乙烯基、烯丙基、巯基和环氧基中的一种或多种；所述活性稀释剂为自由基型活性稀释剂和/或阳离子型活性稀释剂；所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。本发明的光敏树脂固化收缩率低，陶瓷产率高，用于3D打印时打印精度高，而且成本低。

技术领域

本发明属于3D打印材料技术领域，具体地说涉及一种光敏树脂及其制备方法和应用。

背景技术

传统的成型方法很难制造出结构复杂高精度的陶瓷制品，将3D打印技术应用于陶瓷零件制造为解决该问题提供了全新可全新可能，各种3D打印技术中，光固化打印的精度较高速度较快，在制造高精度和高质量的复杂形状陶瓷部件方面具有巨大潜力。

现有的光固化技术制备陶瓷零件的光敏陶瓷浆料主要由陶瓷粉末和光固化树脂组成，但是，在制备碳化硅和氮化硅等深色陶瓷材料时，由于陶瓷粉末的折射率与光固化树脂的折射率严重不匹配，大大降低了固化深度，并导致固化分辨率变低，甚至浆料难以成型。

近年来，利用有机硅先驱体转化法结合光固化成型制备陶瓷件的方法可以解决上述问题，但是有机硅先驱体的3D打印制备的非氧化物陶瓷产率较低，成型精度低，成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种光敏树脂及其制备方法和应用。

本发明的一种光敏树脂，包括有机硅先驱体、活性稀释剂、光引发剂和硅烷偶联剂；

其中，所述有机硅先驱体含有乙烯基、烯丙基、巯基和环氧基中的一种或多种；

所述活性稀释剂为自由基型活性稀释剂和/或阳离子型活性稀释剂；

所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的光敏树脂固化收缩率低，陶瓷产率高，用于3D打印时打印精度高，而且原料价格低廉。

活性稀释剂的主要成分是碳、氧，经高温处理后转变成气体跑出，不会被留在基体中，导致光敏树脂的陶瓷产率降低；

若要提高陶瓷产率，则需要提高光敏树脂体系中聚合物的占比，降低活性稀释剂的占比，但是活性稀释剂占比降低又会影响光敏树脂的粘度和流动性以及光固化效率，进而影响其成型性能；

首先，本发明通过向体系中硅烷偶联剂可以在降低活性稀释剂用量的基础上而不影响体系的流动性；

其次，选用含有乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基或巯基的硅烷偶联剂，有机硅先驱体选用含有乙烯基、烯丙基、巯基或环氧基等光固化基团的聚合物，使得在降低活性稀释剂用量的基础上固化过程不受影响；

硅烷偶联剂可以参与有机硅先驱体和活性稀释剂聚合、交联，一方面，可以缓解由于活性稀释剂迅速聚合导致的光敏树脂的大幅度收缩，另一方面，可以由于降低了活性稀释剂的占比，使得陶瓷产率大大提高，而固化收缩小，陶瓷产率高，也提高了打印精度。

此外，硅烷偶联剂的价格低廉，通过添加硅烷偶联剂提高陶瓷产率的方法成本低。

本发明中有机硅先驱体是指含硅陶瓷先驱体。

优选的，有机硅先驱体、活性稀释剂、光引发剂和硅烷偶联剂的质量份数分别为50-80份、5-50份、0.5-5份和5-50份。

本优选方案的有益效果为：控制各成分的质量，使得光敏树脂具有良好的流动性，在光固化过程中固化效率高，固化的收缩率效，进而使得在3D打印的精度高，而且后期烧结时，陶瓷产率更高。