[發明專利]一種立體光刻快速成型光敏樹脂及制備方法

無效

• 申請號: 201110255401.8
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102436145A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 黃筆武;陳新平
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G03F7/027
• 分類號: G03F7/027
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于快速成型制造領域，涉及快速成型光敏樹脂及制備。

背景技術

自從1988年美國3D?Systems公司最早推出立體光刻快速成型機器以來，這種成型機以能全自動地制造出各種加工方法難以制作的復雜了立體形狀物體，在加工技術領域中具有劃時代的意義。它是以液態光敏樹脂為原料，在計算機的控制下，紫外激光按零件各分層截面數據對液態光敏樹脂表面逐點掃描，使被掃描區域的樹脂薄層產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層；一層固化完畢后，工作臺下降，在原先固化好的樹脂表面再涂覆一層新的液態樹脂以便進行下一層掃描固化；新固化的一層又牢固地粘結在前一層上；如此重復，直到整個零件制作完畢。在立體光刻快速成型工藝中，光敏樹脂是其基礎，它的組成與紫外光固化涂料、油墨組成有點相同，即由光引發劑、預聚物、稀釋劑及少量添加劑組成。但是，立體光刻快速成型工藝對其光敏樹脂具有特殊要求，它要求光敏樹脂具有以下特點：（1）黏度低，低黏度樹脂有利于成型中樹脂能較快流平；（2）刺激性小和揮發物少，有利于操作者的健康和不造成環境污染；（3）固化收縮小，光固化樹脂在由液態轉化為固態的過程中會產生內應力收縮，這種收縮會引起原件在制作過程中的變形、翹曲、開裂等，使成型零件的精度降低；（4）溶脹小，濕態成型件在液態的樹脂中的溶脹會造成零件尺寸偏大；（5）對光的敏感度高，即所吸收波長的范圍要窄，以提高零件的制作精度；（6）與光源匹配性良好，以充分利用光能，提高固化收率；（7）樹脂粘接性強，以保證后固化過程不產生層間剝離；（8）固化速率快，以提高生產效率；（9）貯存穩定性良好，一般貯存有效期至少應一年；（10）成本低，以利于商品化。由于立體光刻快速成型所需光敏樹脂需要同時滿足以上這些特點，致使其光敏樹脂研究和開發具有一定的難度。

現在，國外應用于立體光刻快速成型的光敏樹脂主要是自由基-陽離子型混雜型光敏樹脂，這種光敏樹脂的特點是預聚物和稀釋劑以環氧樹脂為主，丙烯酸酯為輔。這種光敏樹脂集中了丙烯酸酯固化速度快和環氧樹脂固化收縮小的優點，使之光敏樹脂既具有光敏性好，又具有成型件精度高的特點。?例如，美國DSM?Somos公司的光敏樹脂和Huntsman公司的光敏樹脂就屬于自由基-陽離子型混雜型光敏樹脂。現在，這兩家公司以銷售價格為每公斤高達1500元人民幣向我國銷售，并壟斷著我國立體光刻快速成型光敏樹脂的市場。

在國內，近十幾年來，有許多大學和科研院、所在開展立體光刻快速成型光敏樹脂的研究，取得了一些成績。但研究還不深入，目前，國內在立體光刻快速成型光敏樹脂的研究方面有發明專利兩份。廣州機械科學研究院劉海濤，鐘漢榮和薛紀東提出了“一種立體光刻快速成形光敏樹脂及其制備方法和應用”，申請專利號為200910040526.1。浙江工業大學王海德，馬國杰，孫興平等提出了“一種快速成型注塑模具用紫外光固化光敏樹脂”，申請專利號為200910095846.7。在這兩份申請中，他們制備光敏樹脂時所用稀釋劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯和1,6-己二醇二丙烯酸酯等等，而這些稀釋劑揮發性大和刺激性大，對工作環境有一定的污染。因此，這兩份專利都顯得有點不足。????

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處，把揮發性小、刺激性小和黏度低的乙二醇二縮水甘油醚二丙烯酸酯作為稀釋劑來制備立體光刻快速成型光敏樹脂。

本發明是通過以下技術方案來實現的。?

本發明所述的立體光刻快速成型光敏樹脂按質量配比，由以下原料組成：

5～30%??乙二醇二縮水甘油醚二丙烯酸酯

5～75%??環氧樹脂

5～55%??氧雜環丁烷化合物

1～12%??陽離子型引發劑

5～50%??丙烯酸酯預聚物

1～10%??自由基型光聚合引發劑。

本發明所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂或稱脂環族環氧化合物中的一種或者兩種以上的混合物。優選脂環族環氧樹脂，例如，3,4-環氧環己基甲酸-3^’,?4^’-環氧環己基甲酯。

本發明所述的氧雜環丁烷化合物為含有氧雜環丁烷基團的一系列有機物，它包括含有一個氧雜環丁烷基團，二個氧雜環丁烷基團，三個氧雜環丁烷基團和多個氧雜環丁烷基團的系列有機物。優選含有二個氧雜環丁烷基團，三個氧雜環丁烷基團和多個氧雜環丁烷基團的系列有機物。