[发明专利]一种3D打印用组合物、3D打印方法、装置

说明书

本发明提供一种3D打印用组合物、3D打印方法、装置。本发明第一方面提供一种3D打印用组合物，所述组合物按照重量百分含量包括酮肟封端二异氰酸酯5‑30％、含活泼氢的化合物5‑40％、第一光固化组分5‑40％、光固化单体20‑80％、光固化低聚物0‑30％、光引发剂0.5‑10％、催化剂0‑1％、助剂0.05‑8％、填料0‑15％和着色剂0‑5％。本发明提供的3D打印用组合物粘度可调，适用于喷墨打印和/或立体光固化成型技术，具有较好的热稳定性；并且使用本发明提供的组合物打印得到的3D物体的尺寸稳定性和力学性能较好。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用组合物、3D打印方法、装置，涉及3D打印技术领域。

背景技术

光固化3D打印技术主要包括三维喷墨打印技术(3DP)、立体光刻技术 (SLA)、数字光处理技术(DLP)、连续液面制造技术(CLIP)等，该类技术主要以液态光敏树脂为原材料，在光照射条件下，光敏树脂发生聚合反应，并快速固化成型得到3D物体。光固化3D打印技术具有成型精度高、打印效率高、工艺成熟等特点，是最早发展和最早商业化的3D打印技术之一。

随着光固化3D打印设备和工艺的不断发展，原材料成为了制约光固化 3D打印技术发展的关键因素，例如，在物理性能方面，光固化3D打印技术要求光敏树脂的纯度高、粘度较低、稳定性好和挥发性低；在化学性能方面，要求光敏树脂在光照条件下能快速聚合固化成型，而且固化后要求有良好的力学性能和尺寸稳定性。由于现有的3D打印用材料自身化学和物理性能的局限，阻碍了光固化3D打印技术在工业领域如航空航天、模具、汽车等领域的应用。

发明内容

本发明提供一种3D打印用组合物、3D打印方法和装置，该组合物打印得到的3D物体的尺寸稳定性和力学性能较好。

本发明第一方面提供一种3D打印用组合物，所述组合物按照重量百分含量包括酮肟封端二异氰酸酯5-30％、含活泼氢的化合物5-40％、第一光固化组分5-40％、光固化单体20-80％、光固化低聚物0-30％、光引发剂0.5-10％、催化剂0-1％、助剂0.05-8％、填料0-15％和着色剂0-5％；

所述酮肟封端二异氰酸酯具有式1所示的结构：

其中，R₁、R₂、R₄和R₅独立地选自具有1-20个碳原子的直链或支链烷基；具有单环、桥连的双环以及桥连的三环的C3-C20基团；具有6-18个碳原子的芳基；具有6-18个碳原子的芳基烷基或烷基芳基；含O、N、Si、S、 P中至少一种原子的具有3-20个碳原子的杂芳基，含O、N、Si、S、P中至少一种原子的具有3-20个碳原子的杂环基；

R₃选自具有1-18个碳原子的直链或支链亚烷基、具有5-18个碳原子的亚脂环基、具有6-18个碳原子的亚芳基、具有6-20个碳原子的芳基亚烷基或烷基亚芳香基、具有取代或非取代基团的萘环基；

所述第一光固化组分的分子结构中包括乙烯基团和杂环基团，且所述杂环基团能与所述酮肟封端二异氰酸酯解封后含有酮肟基团的化合物发生热化学反应；

所述光固化单体和所述光固化低聚物均不与所述酮肟封端二异氰酸酯解封后含有酮肟基团的化合物发生所述热化学反应。

如上述组合物，所述酮肟封端二异氰酸酯的解封温度高于所述组合物打印温度至少20℃。

如上述组合物，所述酮肟封端二异氰酸酯的解封温度为T，且100≤T≤ 150℃。

如上述组合物，所述杂环基团选自环氧基团、丁氧环基团、四氢呋喃基团、二氧五环基团、二氧六环基团、三氧六环基团、丙内酯基团、丁内酯基团、杂氮环丙烷基团、杂氮环丁烷基团、环硫丁烷基团、六甲基环三硅氧烷基团、八甲基环四硅氧烷基团中的一种或多种。