[发明专利]一种白色光固化树脂的制备及其在3D打印中的应用

说明书

本发明涉及光敏树脂技术领域，尤其涉及IPC C08L领域，更具体地，涉及一种白色光固化树脂的制备及其在3D打印中的应用。本发明制备得到的白色光固化树脂为核壳硅橡胶母料，具有分散均匀的特点，将其加入到3D打印的光敏系统料中，既对光敏固化物增白又不影响其UV透过性，既大幅度提高了光敏固化物韧性又不影响其耐热性。这种核壳硅橡胶母料在配方中储存稳定性好，不影响光敏系统料的光固化速度。由于白色光固化树脂的基体有环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯中的一种或多种，能够用于设计多种形式的UV固化系统料。

技术领域

本发明涉及光敏树脂技术领域，尤其涉及IPC C08L领域，更具体地，涉及一种白色光固化树脂的制备及其在3D打印中的应用。

背景技术

3D打印技术为复杂形状零件的加工提供了可能性。相比于传统的制造加工方式，3D打印在高成型难度、自定义材料以及特制性零件和器件的制造方面有明显的优势。由于其高效、低成本的制造方式，3D打印作为一种革新性的加工技术，已经在包括材料科学、生物组织工程以及微流体研究分析等领域得到了越来越多的应用。尤其是光固化方式的3D打印技术，因为其具备高的加工精度，所以在微小器件的制造领域具备更明显的优势，也得到了越来越广泛的应用。

材料是3D打印的基础，因此光敏系统料是实现光固化3D打印的核心技术。目前针对光固化3D打印所开发的材料主要包括丙烯酸类和环氧类光敏系统料。经过紫外光固化后，这些光敏系统料可以聚合形成固态的聚合物零件。为了让最终制品呈现白色，需要在光敏系统料中加入钛白粉等白色无机粉料。但它们的加入有以下缺点：1.降低光敏系统料的光固化速度；2.钛白粉在光敏系统料中容易沉降，存储稳定性差；3.钛白粉作为无机填料，降低光敏系统料光固化后的韧性。

核壳橡胶粒子的核为直径50～500nm的橡胶相球状核，外部是高Tg聚合物组成的玻璃相壳层。跟传统的增韧剂相比，核壳橡胶粒子在提高目标聚合物韧性的同时，最小程度地降低其刚度和耐热性。核壳硅橡胶是指核为软的硅橡胶成分，壳为硬的丙烯酸成分的高分子聚合物。跟其它类型的核壳橡胶相比，核壳硅橡胶由于具有硅橡胶成分，与光敏系统料的基础成分如树脂、低聚物、稀释剂的折射率的差异较大，使其在不影响UV透过性下，对光敏系统料固化物起到增白作用。

中国发明专利CN114773788A公开了一种基于核壳硅橡胶增韧环氧树脂的光敏系统料，既对光敏固化物增白又不影响其UV透过性，既大幅度提高了光敏固化物韧性又不影响其耐热性。这种光敏系统料用于光固化3D打印，制得聚性能与美观于一体的聚合物零件。此外，核壳硅橡胶替代钛白粉对光敏系统料增白，不影响其光固化速度，储存稳定性更好(长时间不发生沉降)。但是，该专利为了制得核壳硅橡胶增韧环氧树脂，需要将核壳硅橡胶粉末与环氧树脂在70～200℃下熔融共混10min～180min，工艺条件苛刻。此外，该专利得到的核壳硅橡胶增韧环氧树脂，只能用于含环氧树脂光敏系统料，不能用于常见的只含有丙烯酸树脂光敏系统料，其应用范围有限，且此类制备方法中核壳硅橡胶的粒径较难控制，容易出现较多微米级颗粒，影响固化物表面的平滑度，含有此类原料的UV系统料在储存中易出现大颗粒沉淀现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面，提供了一种白色光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：

S1、水性乳液A的制备；

S2、在水性乳液A中加入有机介质B和水，搅拌使其发生絮凝，得到混合物C；

S3、对混合物C进行过滤，干燥，粉碎，得到核壳硅橡胶粉末D；

S4、将核壳硅橡胶粉末D与溶剂E搅拌分散，得到混合物G；

S5、将混合物G与基体F混合得到H；

S6、将H中的溶剂E减压蒸馏去除，即得白色光固化树脂。

优选的，所述水性乳液A中含有核壳硅橡胶粒子。

优选的，所述的核壳硅橡胶粒子，平均粒径为200～350nm。