[發明專利]一種用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物材料及其制備方法和制品

有效

• 申請號: 201410183469.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103980594A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 郭靖;沈衡;朱唐;趙寧;徐堅;孫文華;董金勇;李春成;符文鑫;林學春;馬永梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L67/06;C08L47/00;C08L33/10;C08L55/02;C08K13/02;C08K5/37;C08K5/103;C08K3/04;C08K3/22;C08K3/34;C08J3/28;C08J3/24;B
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產權代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞;謝蓉

技術領域

本發明涉及一種用于3D打印的材料及其制備方法和制品，具體涉及一種用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物材料及其制備方法和制品。

背景技術

3D打印是一種新興的快速成型技術，以計算機三維設計模型為藍本，利用激光燒結，加熱熔融等方式將金屬、陶瓷粉末或聚合物等材料，通過計算機數字軟件程序控制，逐層堆積粘結成型，從而制造出實體產品。3D打印簡單來說，可以看作是2D打印技術在空間上的疊加。使用固體粉末或聚合物熔體等材料作為打印“油墨”，通過計算機建模設計，精確控制產品的精度和尺寸。這種打印技術相比于傳統的成型技術，不需要復雜的模具和工藝，設備小巧，程序由計算機控制，操作簡便，因而受到的關注越來越多，逐漸在生物、醫學、建筑、航空等領域開拓了廣闊的應用空間，尤其適合小批量，個性化，結構復雜的中空部件。

盡管3D打印技術有著誘人的發展前景，然而，目前也存在巨大的挑戰，其中最大的難題是材料的物理與化學性能制約了實現技術。例如，在成形材料上，目前主要是有機高分子材料，金屬材料直接成形是近十多年的研究熱點，正在逐漸向工業應用，而所有方法都面臨的難點是如何提高精度、材質性能和效率。

目前，熔融層積成型技術是最為常用的3D打印技術，通常使用尼龍，ABS等熱塑性樹脂，在高溫下熔融后，進行打印，逐層沉積固化，形成最終產品。

然而這類熱塑性樹脂通常為線性結構聚合物，打印出的產品耐熱性和剛性均較差，限制了其應用范圍，因此，如何將3D打印技術應用于更多的聚合物，同時提高打印產品的機械性能是一個非常巨大的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物組合物。

本發明的另一個目的在于提供一種用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物材料，其由上述組合物制得。

本發明的第三個目的在于提供一種上述的用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物材料的制備方法。

本發明的第四個目的在于提供一種制品，其由上述的用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物材料通過3D打印制得。

本發明的第五個目的在于提供一種上述制品的制備方法。

本發明的第六個目的在于提供一種上述用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物組合物或材料的用途，其用于3D打印。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于3D打印的紫外輻射交聯聚合物組合物，其包括以下主要組分：

不飽和樹脂????100重量份，

紫外交聯劑???0.5-5重量份，

所述不飽和樹脂選自分子量為3000-50萬的單官能團或多官能團烯屬不飽和聚合物，熔點(或軟化流動溫度)介于100-350℃之間；

所述紫外交聯劑為含有兩個或兩個以上的末端巰基的C3以上化合物。

根據本發明，所述單官能團或多官能團烯屬不飽和聚合物優選選自聚烯烴(如PE、PP、PVC、PS、PB等)、聚炔烴(如聚乙炔、聚丙炔等)、不飽和聚酰胺、不飽和聚碳酸酯、不飽和聚酯、ABS樹脂以及多不飽和烯烴(如丁二烯、異戊二烯等)與其它烯屬單體雙組份或多組分共聚物(如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)和丁苯透明抗沖樹脂(K樹脂))中的一種或多種。

根據本發明，所述紫外交聯劑包括但不限定于季戊四醇四巰基乙酸酯，4',4-二巰基二苯硫醚，2,5-二巰基噻二唑，三聚硫氰酸或它們的同系物和衍生物，以及多種上述化合物的任意比例組合。

根據本發明，所述組合物還包含用于增強打印效果但不影響其主要功能的助劑，具體包括：

根據本發明，優選的，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑1096、主抗氧劑1098與亞磷酸酯類抗氧劑互配物和抗氧劑168中的一種或多種。其中，抗氧劑1010是指：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；抗氧劑1096是指：IRGANOX?B-1096；主抗氧劑1098是指：(N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺)；抗氧劑168是指：三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯。