[發明專利]一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 201310259101.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104250422A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 楊桂生;李梟;孫利明;姚晨光
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L51/08
• 分類號: C08L51/08;C08L63/00;C08L63/04;C08F283/10;C08F283/00;C08F283/01;B29C67/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

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技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法。

背景技術

3D打印機又稱三維立體打印機，是一種基于材料堆積法的新型制造技術，其基本原理為“分層制造，逐層添加”。利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品。工作時先由鋪粉輥左右移動，將供粉缸里的粉末在成型缸上均勻鋪設，然后根據設計好的零件模型由打印頭在第一層粉末上噴出此截面形狀，然后成型缸向下移動，再按照此步驟打印第二層，通過層間疊加使零件整體各截面重疊起來形成制品。3D打印技術出現已有二十年左右，但是真正大規模的資金和技術投入從近幾年才開始，目前美國已撥款10億美元成立國家級3D打印添加劑工業研究中心，我國機床行業協會以確定將3D打印機列為中國未來制造第一位。

2011年全球3D打印銷售額為17.14億美元，同比增長29%。其中產品直接用于批量生產的設備占19.2%，而大范圍的批量應用無疑推動了耗材種類和數量的激增。國內3D打印的普及程度較低，有關其專用光敏樹脂材料的報道更是鮮有，光敏樹脂由聚合物單體與預聚體組成，其中加有光引發劑（或稱為光敏劑），在一定波長的紫外光（250-300納米）照射下立刻引起聚合反應完成固化。現有的光敏樹脂由于基體搭配和配方設計等原因導致固化效率低、制件性能差、刺激性大和成本高等不足。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法。本發明制備的光敏樹脂具有成型速度快、刺激性小、工藝簡單和成本低廉等特點，可直接應用于3D打印制得結構復雜的產品。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法，由下述組份按重量份制備而成：

丙烯酸酯35～40份，

環氧樹脂35～40份，

稀釋劑20～30份，

消泡劑0.1～5份，

流平劑0.1～5份，

陽離子型引發劑1～10份，

自由基型光聚合引發劑1～10份。

所述的丙烯酸酯為環氧丙烯酸單酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯中的至少一種。

所述的環氧樹脂為酚醛型、雙酚A型和酯環族環氧樹脂中的至少一種。

所述的稀釋劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇二縮水甘油醚和三丙二醇二縮水甘油醚中的至少一種。

所述的消泡劑為二甲基聚硅氧烷、環氧乙烷環氧丙烷共聚醚和聚醚硅氧烷中的至少一種。

所述的流平劑為有機硅-環氧乙烷共聚物、有機硅-環氧丙烷共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一種。

所述的陽離子型引發劑為碘鎓鹽或锍鎓鹽。

所述的自由基型光聚合引發劑為二苯甲酮、氯化二苯甲酮和安息香二甲醚中的至少一種。

本發明的另一個目的是提供一種制備上述用于3D打印的光敏樹脂的方法，包括以下步驟：

（1）在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中，依次加入丙烯酸酯、環氧樹脂、稀釋劑、消泡劑、流平劑、陽離子型引發劑和自由基型光聚合引發劑；

（2）將（1）中混合液升溫至50℃～80℃，用攪拌器進行攪拌約15min～30min，得到淡黃色均一的液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。

本發明的有益效果有：

1、由于加入了環保型稀釋劑，制備的光敏樹脂沒有刺激性，對環境和人體危害相對較小。

2、由于引發劑和不飽和樹脂的有效搭配，大幅提高了光敏樹脂成型速度。

3、本發明的光敏樹脂可直接應用于3D打印制得結構復雜的制件產品，由于本發明制備的光敏樹脂成型速度快，可實現制件產品設計與3Ｄ打印生產同步進行，大幅提高企業研發效率，縮短產品設計周期，降低開發的成本和風險。

4、目前SLS?技術所需耗材價位在?250～460?美元/kg，由于本發明中采用低成本不飽和樹脂，使得最終光敏樹脂的成本較現有耗材相比大幅削減50%～70%成本，有利于批量生產和3D打印技術的普及應用工作。

具體實施方法

下面結合具體實例對本發明內容進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發明實質精神的簡單限定，任何基于本發明實質精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于本發明所要求保護的范圍之內。

本發明的具體實施例中如無特別說明，各實施例中所述份數均為重量份。

實施例1