[發明專利]一種用于激光3D打印的紫外光固化樹脂復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610232555.8
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105713332A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 楊明山;趙祎寧;馬騰
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C08L51/08
• 分類號: C08L51/08;C08L51/04;C08L27/18;C08L61/06;C08K5/00;C08K5/523;C08K5/3492;C08K5/5313;C08K5/5425;C08K5/5435;C08F283/10;C08F222/20;C08F2/48
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

技術領域

本發明涉及高分子復合材料制備技術領域，尤其涉及一種用于激光3D打印的紫外光固化樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，快速成型得到了長足的發展，其中三維(3D)打印技術日益成熟并產業化，在生物工程、航空航天、建筑、設計等領域逐漸推廣應用。3D打印有幾種，其中，激光紫外光固化3D打印技術發展迅速，使用紫外光固化樹脂，在365nm左右的激光下快速將液體交聯為固體，然后一層一層地打印3D制品。目前使用較多的紫外光固化樹脂主要為環氧樹脂和丙烯酸酯類，這類樹脂本身阻燃性不好，其氧指數只有15％左右，為易燃材料，有些應用領域如電子電氣、家電、軍事裝備、通訊設備等需要阻燃制品，其本身就不能滿足應用需求了，聚合物的阻燃多為含鹵阻燃體系，但目前已受到多個環保法規的限制(如RoHS指令等)，因此急需研制環保無鹵阻燃技術。

現有技術方案中，普通紫外光樹脂本身性脆，添加阻燃劑后變得更脆，甚至無法使用，需要增韌；另外3D打印成型為快速成型，需要材料具有高的流動性和高的光敏性，而阻燃體系加入后流動性下降較大。因此兼顧高韌性、高流動、高光敏性的環保阻燃紫外光固化復合材料的制備是目前行業亟待解決的難點。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于激光3D打印的紫外光固化樹脂復合材料及其制備方法，該復合材料具有高流動性、高光敏性、高阻燃性和高韌性的優點，且收縮率低、打印精度高，適用于激光紫外線3D打印快速成型。

一種用于激光3D打印的紫外光固化樹脂復合材料，所述復合材料中各組分的質量百分比為：

15～25％的陽離子型預聚物；1～3％的陽離子型光引發劑；5～20％的陽離子型活性稀釋劑；20～50％的自由基型預聚物；1～2％的自由基型光引發劑；1～10％的阻燃劑；0.05～1％的偶聯劑；0.1～0.3％的抗滴落劑；1～2％的增韌劑以及1～2％的增塑劑；

上述各組分的質量百分比之和為100％。

所采用的陽離子型預聚物為環氧當量100～400g/eg、室溫黏度為8000～15000mPa·s的環氧樹脂；

并優選環氧當量為200～400g/eg、室溫黏度10000～12000mPa·s的環氧樹脂。

所采用的陽離子型光引發劑為陽離子硫鎓鹽類；

并優選混合型三芳基硫鎓六氟磷酸鹽和混合型三芳基硫鎓六氟銻酸鹽。

所采用的陽離子型活性稀釋劑為環氧環己基酯及氧雜環丁烷的混合物，其混合比例為1:0.5～1。

所采用的自由基型預聚物為二或三官能團的丙烯酸酯，室溫黏度為50～500mPa·s。

所采用的自由基型光引發劑為二苯甲酮類；且優選為1-羥基環己基苯甲酮。

所采用的阻燃劑為二乙基次膦酸鋁、三聚氰胺聚磷酸鹽和線性酚醛樹脂的混合物，其混合質量比為1:0.5:0.2。

所采用的偶聯劑為硅烷類偶聯劑；

且優選γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一個或多個的混合物。

所采用的抗滴落劑為聚四氟乙烯微粉,平均粒徑為5微米；

所采用的增韌劑為MBS核殼型彈性體；

所采用的增塑劑為磷酸三苯酯。

本發明還提供了一種用于激光3D打印的紫外光固化樹脂復合材料的制備方法，所述方法包括：

按上述各組分的配方比例稱重并加入到燒杯中，在加入磁轉子進行攪拌；

將攪拌好的混合物放入超聲波清洗器中處理后取出；

然后準備樣條模具，并在模具的貼合面涂抹一層凡士林；

再將紫外固化箱啟動，并調整模具支架的高度，使光強固定在50mw/㎝²；

將超聲處理后的液體滴入準備好的模具中流平，并放入真空干燥箱中于20～30℃下抽真空消泡處理；

然后再放入所述紫外固化箱中進行照射，照射雙面后取出得到所述紫外光固化樹脂復合材料。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，上述復合材料具有高流動性、高光敏性、高阻燃性和高韌性的優點，且收縮率低、打印精度高，適用于激光紫外線3D打印快速成型，擴展了激光紫外光3D打印技術及產品的應用領域。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。