[發明專利]一種用于立體光刻成型的光敏樹脂及其制備方法

無效

• 申請號: 201310219200.1
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103246164A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 李厚民
• 申請（專利權）人: 蘇州太速雷電子科技有限公司
• 主分類號: G03F7/027
• 分類號: G03F7/027;G03F7/004
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，涉及一種特殊配方的光敏樹脂，尤其涉及一種可安全用于家庭環境的，可由可見光引發的三維打印（立體光刻成型）光敏樹脂及其制備方法。

背景技術

三維打印并非是新鮮的技術，這個思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代在軍用領域得以發展和推廣，又叫做快速成型技術。目前我們所應用的三維打印技術其實是快速成型技術的演變。所謂三維打印就是在三維平面上制造物體模型，具體是以計算機三維模型設計為藍本，通過軟件將模型分層離散，制作機器從軟件中獲取虛擬藍圖將他們書序的排列好作為打印的依據，而打印的材料被沉淀在生成平臺上直到材料粘合劑分層完成，最終直到三維模型被打印成型。

立體光刻是最成熟的三維打印技術，具有成型速度快、精度高等優點，其本質是一種疊加型先進制造技術，主要原理是將所需成型的物體通過數字模型離散化，再通過材料的有序堆積制成所需的成型件。首先將需建造的物品的三維模型通過計算機輔助設計(CAD)轉化為數字模型并儲存為STL等通用三維標準文件格式，用分層軟件將三維模型在高度Z方向離散，形成一系列有一定厚度的薄片，利用激光束在計算機控制下有選擇的固化或粘結某一區域，從而形成構成零件實體的一個層面，這樣逐層堆積形成一個三維原型實體。

光固化樹脂是實現立體光刻的核心技術，迄今為止，國內外已成功開發了眾多性能各異的用于立體光刻的光固化樹脂。目前商品化的立體光刻光敏樹脂都是以環氧丙烯酸酯或聚氨酯丙烯酸酯等作為預聚物的自由基型光敏樹脂，如Ciba-Geigy?Cibatool公司研發的5091、5131、5149以及Dupont公司的2100、2110、3100、3110，Huntsman?SL5530HT、DSM?Somos?ProtoTherm14120、DSM?Somos19120、SPR9000、SPR9100等。目前市場上的三維打印機的定位一直是研發設備，應用在新產品開發的前端，用來做手板模型。因此，現在市場上超過90%的裝機客戶都是工業（商用）客戶。民用客戶（個人三維打印機客戶、家庭三維打印機客戶）的數量雖然在遞增，但是裝機量還是非常少。這些商品化的三維打印機所使用的立體光刻光敏樹脂的預聚物主要以環氧樹脂為主，丙烯酸酯為輔，屬于自由基或陽離子引發聚合型光敏樹脂，價格昂貴，預聚物有較大毒性，主要用于工業快速原型，操作人員需配備專門的勞動保障裝備。并且，由于預聚物中通常含有危害環境的化工原料，在清理成型件以及處理未用掉的樹脂時需要專門的化學廢料處理流程與設備，完全不能在家中使用。

發明內容

針對現有立體光刻光敏樹脂高毒性、危害環境、不可家用的缺點，本發明的目的在于提供一種可供家用的無毒、環保、安全的立體光刻光敏樹脂的配方及制備方法，上述樹脂可在高精度三維打印進入家用市場起到關鍵材料作用，是實現家用立體光刻三維打印機的關鍵技術，可滿足現有光敏樹脂無法達到的環保與安全性要求。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種安全環保的三維打印光敏樹脂，以所述光敏樹脂總質量為100%計，其中各組分及其質量百分含量如下：

其中自交聯丙烯酸酯單體優選

聚乙二醇（200）二丙烯酸酯

聚乙二醇（400）二丙烯酸酯

聚乙二醇（600）二丙烯酸酯

其中丙烯酸酯共聚物優選

甲基丙烯酸羥乙酯

1,6-己二醇二丙烯酸酯

自由基型光聚合引發劑優選

（2,4,6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦

苯基雙（2,4,6-三甲基苯甲酰）氧化膦

所述光敏樹脂的制備方法步驟如下：

（1）按質量比為1-4：60-80：10-30的自由基型光聚合引發劑、自交聯丙烯酸酯單體、丙烯酸酯共聚物均勻混合；

（2）在步驟（1）得到的混合物中加入使其質量分數為0-10%的聚乙烯吡咯烷酮增稠劑，勻質攪拌1～45分鐘，使所述增稠劑充分溶解，避光保存，即得到本發明所述的光敏樹脂。

所述步驟一中自由基型光聚合引發劑為（2,4,6-三甲基苯甲酰基）二苯基氧化膦或苯基雙（2,4,6-三甲基苯甲酰）氧化膦；自交聯丙烯酸酯單體為聚乙二醇（200）二丙烯酸酯、聚乙二醇（400）二丙烯酸酯或聚乙二醇（600）二丙烯酸酯；丙烯酸酯共聚物為甲基丙烯酸羥乙酯或1,6-己二醇二丙烯酸酯；

所述步驟二中勻質攪拌采用勻質攪拌機。

本發明的基本原理如下：