[发明专利]一种光固化树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光固化树脂及其制备方法和应用，属于树脂材料技术领域。所述光固化树脂包括如下重量份的组分：环氧树脂20～50份、氧杂环丁烷5～30份、自由基单体10～40份、光引发剂1～10份和助剂填料1～10份；所述氧杂环丁烷为3‑苄氧基甲基‑3‑甲基氧杂环丁烷、3‑(4‑氟苄氧基)甲基‑3‑甲基氧杂环丁烷、3‑(4‑甲氧基苄)甲基‑3‑甲基氧杂环丁烷化合物中的一种或几种。本发明提供的光固化树脂固化速度快，可以在光固化反应初期迅速提高树脂体系的交联度，从而提高树脂在固化初期的力学性能。

技术领域

本发明涉及树脂材料技术领域，尤其是涉及一种光固化树脂及其制备方法和应用。

背景技术

SLA光固化快速成型是一种增材制造技术，借助计算机辅助制造、计算机辅助设计软件(CAD/CAM)控制紫外(UV)激光照射光致聚合树脂并逐层叠加，得到固化的树脂产品。这种方法能简捷、全自动地制造出复杂立体形状，在加工技术领域中具有重要意义。随着对SLA打印效率要求的不断提高，因此需要光固化树脂，特别是其中的阳离子树脂部分可以在经紫外光照后在更短的时间内快速开始聚合反应。同时要在保证材料具有一定韧性的同时，尽量提高整体的强度性能。

现有的SLA设备使用的光敏树脂以自由基-阳离子混杂体系为主，该体系同时利用了自由基树脂固化速度快、粘度低和阳离子树脂收缩率低、无氧阻聚的优势，成为了目前最普遍的选择。其中，自由基树脂主要为丙烯酸酯单体类，阳离子树脂以环氧化合物为主，主要分为四类：乙烯基醚类、脂肪族环氧树脂、缩水甘油醚(酯)类环氧和氧杂环丁烷类。而这些阳离子树脂(如3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷(MOX)、3-羟甲基-1-氧杂环丁烷(OXY)、2-(3-氧杂环丁烷基)乙酸乙酯，3,3-(氧基双亚甲基)双(3-乙基)氧杂环丁烷(DOX)，三羟甲基丙烷氧杂环丁烷(TMPOX))的反应活性远不如丙烯酸酯类的树脂，这会一定程度上导致混杂型光敏树脂经光照后，丙烯酸酯部分快速交联，阳离子树脂部分反应较慢，造成整体粘度迅速增加，不利于环氧树脂部分的快速固化。

发明内容

本发明的目的是提供一种光固化树脂及其制备方法和应用，本发明提供的光固化树脂固化速度快，从而可以使用更高的激光扫描速度，减少整体打印时长，且打印性能好。

为实现上述目的，本发明提供了一种光固化树脂，包括如下重量份的组分：环氧树脂20～50份、氧杂环丁烷5～30份、自由基单体10～40份、光引发剂1～10份和助剂填料1～10份；所述氧杂环丁烷为3-苄氧基甲基-3-甲基氧杂环丁烷、3-(4-氟苄氧基)甲基-3-甲基氧杂环丁烷、3-(4-甲氧基苄)甲基-3-甲基氧杂环丁烷化合物中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、双酚A缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油脂类环氧树脂、脂环族环氧树脂和氢化双酚A环氧树脂中的一种或几种。

优选的，所述自由基单体由单官能团、双官能团和多官能团的丙烯酸酯单体中的一种或几种组合。

优选的，所述光引发剂由自由基引发剂184、1173、2959、ITX和阳离子引发剂6976、6992、261中的一种或几种组合。

优选的，所述助剂填料由纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、具有核壳结构的嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酯改性聚二甲基硅氧烷和聚醚改性聚二甲基硅氧烷中的一种或几种组合。

本发明提供了上述任意一项所述的光固化树脂的制备方法，包括如下步骤：

1)将各组分进行混合，将得到的混合物在室温下依次进行搅拌、分散，得到预制物；

2)将所述预制物进行真空除泡，得到光固化树脂。

优选的，所述搅拌的转速为200～300r/min，搅拌的时间为28～32min；所述分散的时间为4～6min。

本发明提供了上述任意一项所述的光固化树脂在3D打印中的应用。