[发明专利]一种含树状聚合物的光固化树脂材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于3D打印光固化树脂材料技术领域，公开了一种含树状聚合物的光固化树脂材料及其制备方法和应用。该光固化树脂材料包含以下原料组分：环氧树脂、单官能团或多官能团单体、树状聚合物、氧杂环丁烷化合物和光引发剂。本发明提供的光固化树脂材料，以环氧树脂、单官能团或多官能团单体、树状聚合物、氧杂环丁烷化合物和光引发剂作为主要原料组分，树状聚合物与各组分的配合使用不仅能够进一步提高光固化树脂材料的韧性；而且能够降低材料的收缩率、粘度和吸水性。采用所述光固化树脂材料打印出的结构件吸水性低、韧性强、尺寸稳定性高。

技术领域

本发明属于3D打印光固化树脂材料技术领域，具体涉及一种含树状聚合物的光固化树脂材料及其制备方法和应用。

背景技术

光固化3D打印技术是通过计算机控制紫外光束选择性地对光敏树脂进行逐层固化，并控制平台于z轴方向上的位移，在上一层固化层上进行下一层光敏树脂的固化，进而完成3D打印制件的制作。其中，光固化树脂材料的研发是光固化成型技术应用的关键。光固化3D打印是使用辐射光源照射光固化树脂材料引发链式化学反应，将大量的小分子单体或预聚物链接在一起形成高度交联的聚合物。光固化3D打印具有高光敏性、能耗小、成本低、精度高、表面光滑以及可重复性好，已经开始广泛应用于航空航天、汽车、模具制造、珠宝设计和医疗等领域。

通常工业用结构件需要一定的高耐温性能，因此高官能度的树脂被广泛用于3D打印材料中。但是大部分高官能度树脂的脆性大，进而需要添加橡胶粒子增韧以减少脆裂，这也使得体系的粘度过高，SLA成型(立体光固化成型)过程中常常出现坏件，良品率低。此外，用于提高耐热性以及增韧的高官能度树脂(如联苯苯酚环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂)往往收缩性大，在实际应用中会采用氧杂环丁烷进行开环反应，能够降低收缩，同时进一步提高韧性，降低粘度。但是该方法仍然不能很好地解决收缩性和吸水性的问题，制备的光固化树脂材料仍然存在吸水性高，十字架尺寸稳定性差等问题。

因此，亟需提供一种固化树脂材料，经3D打印制得的结构件吸水性低、韧性强、尺寸稳定性高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含树状聚合物的光固化树脂材料及其制备方法和应用。采用所述光固化树脂材料打印出的结构件吸水性低、韧性强、尺寸稳定性高。

本发明第一方面提供了一种含树状聚合物的光固化树脂材料。

具体地，一种含树状聚合物的光固化树脂材料，包含以下原料组分：环氧树脂、单官能团或多官能团单体、树状聚合物、氧杂环丁烷化合物和光引发剂；所述树状聚合物的结构式如式(1)所示：

优选地，所述树状聚合物为羟基树突状聚合物，是一种具有6个末端羟基的液态脂肪酸改性树枝状聚合物。具体可选择Boltorn H2004。所述树状聚合物不仅具有多个反应官能团，反应活性高，能够提高各组分的交联度，在氧杂环丁烷发生开环反应后进一步协助降低收缩率，提高韧性；而且所述树状聚合物的黏度低、吸水率低，在添加较多高官能度组分时，仍然能够使材料具有较低的粘度和流动性。

优选地，所述环氧树脂包含多官能度环氧树脂，所述多官能度环氧树脂的质量占所述环氧树脂的质量的5％-50％；进一步优选地，所述多官能度环氧树脂的质量占所述环氧树脂的质量的8％-40％；更优选地，所述多官能度环氧树脂的质量占所述环氧树脂的质量的20％-35％。

优选地，所述多官能度环氧树脂包含联苯苯酚环氧树和/或邻甲酚醛环氧树脂。所述脂联苯苯酚环氧树脂可以为日本化药NC3000、湖南嘉盛德BPNE3501；所述邻甲酚醛环氧树脂可以为台湾长春CNE202、广州太吉新材料EOCN6650、EOCN6700、EOCN6850等。

可以理解的是，所述环氧树脂还包含单官能度环氧树脂，如3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己酸盐。可以选择日本大赛璐2021P、南通新纳希S-06E、S-21、S-28、S-28E等。