[发明专利]一种3D打印用呋喃树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用呋喃树脂的制备方法，将糠醇、单宁酸和酸性催化剂在一定条件下缩聚并脱水，然后用环氧植物油在弱碱性条件下改性缩聚物，最后加入溶剂糠醇和其它添加剂。该树脂应用范围广，具有粘度低、固化速度快、强度高和环保友好等特点。

技术领域

本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种3D打印环用呋喃树脂的制备方法。

背景技术

作为无模铸造技术核心的3D打印技术又称快速原型制造(Rapid PrototypingManufacturing，RPM)，其诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种快速成形技术，也称为增材制造。在铸造中已经有一些应用，主要是用在快速制造砂型和直接打印金属产品两方面，在缺陷修补(挽救)方面也有一定的应用。

传统的铸造工艺，模样、芯盒等模具的设计和加工制造是一个多环节的复杂过程，其加工方式受制于模具的复杂程度，使得产品的研发和定型周期变长且成本提高。目前，配套3D砂型打印铸造用的粘结剂体系要求极高：树脂要求粘度极低，20℃条件下，树脂粘度小于15mpa.s，要求流动性好，快速硬化，打印结束后快速起模。世界各国利用3D打印技术制造工业大型铸模普遍存在速度和精度方面等缺陷。由于受制于国内3D试验机的研制情况以及国外商业化设备进行材料研究存在的技术限制，国内3D材料的研究尚处于初级水平，可用于3D砂型打印的粘结剂更是寥寥。因此，开发可用于砂型铸造的3D打印粘结剂就成为一种必然。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有良好使用适应性及高再生性的可用于3D打印的环保型呋喃树脂的制备方法。

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提供的技术方案是：

一种3D打印用呋喃树脂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将糠醇、单宁酸和酸性催化剂按质量比100：5～20：0.05～0.5加入到反应釜中，控制体系pH在3.0～4.5，反应温度在100～150℃之间，保温搅拌反应2～5h；保温在60～100℃，真空度-0.09～-0.05MPa条件下减压脱水至含水率在0.5％以下，得到单宁酸糠醇预聚物、糠醇和单宁酸的混合物；

(2)将步骤(1)所得的含单宁酸糠醇预聚液的混合物，和弱碱性催化剂按质量比100：0.5～10加入到反应釜中，控制反应温度80～150℃，然后分批加入环氧植物油，其总量为单宁酸糠醇预聚液质量的50％～150％，加入完毕后，继续在100～150℃范围内保温反应，直至20℃测粘度达到40Pa.s停止反应；

(3)将步骤(2)所得基树脂，溶剂糠醇及添加剂按质量比50～100：100～300：5～20混合，制得3D打印用呋喃树脂。

更优选的，一种3D打印用呋喃树脂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)单宁酸糠醇预聚物处理：将糠醇、单宁酸和酸性催化剂按质量比100：5～20：0.05～0.5加入到反应釜中，控制体系pH在3.0～4.5，反应温度在100～150℃之间，保温搅拌反应2～5h；保温在60～100℃，真空度-0.09～-0.05MPa条件下减压脱水至含水率在0.5％以下，得到单宁酸糠醇预聚物、糠醇和单宁酸的混合物；

(2)环氧植物油改性单宁酸糠醇预聚物处理：将步骤(1)所得的单宁酸糠醇预聚液，弱碱性催化剂按质量比100：0.5～10加入到反应釜中，控制反应温度80～150℃，分批加入环氧植物油，其总量为单宁酸糠醇预聚液质量的50％～150％，加入完毕后，继续在100～150℃范围内保温反应，直至20℃测粘度达到40Pa.s停止反应；

(3)混料处理：将步骤(2)所得基树脂，溶剂糠醇及少量添加剂按质量比50～100：100～300：5～20混合，从而制得上述环保呋喃树脂。