[發明專利]一種含有納米纖維素的3D打印光敏材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810186998.7
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108329683A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 劉濤;蘇艷
• 申請（專利權）人: 中山市精微新材料有限公司
• 主分類號: C08L75/14
• 分類號: C08L75/14;C08L35/02;C08L67/06;C08L63/10;C08L63/00;C08L1/02;C08L71/02;B33Y70/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 鄭永泉;林偉斌

本發明公開了一種含有納米纖維素的3D打印光敏材料的制備方法，按重量百分比計，包括如下組分：丙烯酸酯低聚物20~50%，（甲基）丙烯酸酯單體10~30%，環氧樹脂20~50%，化學改性納米纖維素1~15%，自由基光引發劑0.1~5%，陽離子引發劑0.1~5%，助劑0.1~3%。以上用于3D打印光敏樹脂的組合物在50℃以下，攪拌分散2小時得到均勻的成品3D打印樹脂。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，尤其涉及光固化3D打印光敏樹脂的制備和應用。

背景技術

3D打印是通過逐層增加材料來制造三維物體的技術，這種成型技術又被稱為增材制造技術，它以數字模型文件為基礎，通過每層添加粉末金屬或塑料，最終構建出一個完整的三維物體。根據固化成型方式的不同，3d打印又分為FDM(熔融沉積制造工藝)，SLS(選擇性激光燒結工藝)，光固化快速成型工藝，噴射固化成型等多種方式。其中光固化快速成型工藝具有能耗小，成本低，固化精度高等多種優勢。它是通過計算機控制紫外光的掃描，以特定的圖案固化薄薄的一層樹脂，然后再在原有的固化的樹脂層上涂覆固化新的樹脂，通過層層的疊加，最終形成完整的構件。

纖維素是一種來源于植物的天然高分子化合物，具有價廉易得可再生的諸多優點。納米纖維素是指一維尺寸在1～100nm，并可以在水中形成穩定懸浮液的纖維素晶體。它具有許多優良的性能，如較大的化學反應活性，高楊氏模量，高強度高純度等等。但由于其結構的特殊性，它不能很好的分散在弱極性溶劑或單體中，所以需要對其進行化學改性來提高其在弱極性單體中的分散性。

目前的3D打印光敏樹脂大多來源于石油工業，具有不可再生性，同時打印成型的模型偏脆，強度低。研發高強度環保的光敏材料將成為新的熱點方向。

發明內容

本發明目的在于提供一種含有改性納米纖維素的3D打印光敏樹脂的組成物及制備方法。為實現這一目的，采用如下技術方案：

一種含有納米纖維素的3D打印光敏材料，配方中各組分按照重量百分比：

丙烯酸酯低聚物20～50％；

(甲基)丙烯酸酯單體10～30％；

環氧樹脂20～50％；

化學改性納米纖維素1～15％；

自由基光引發劑0.1～5％；

陽離子引發劑0.1～5％；

助劑0.1～3％；

上述各組成物質重量需滿足百分比之和等于100％。

上述丙烯酸酯低聚物為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、雙酚A型環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯的一種或兩種及兩種以上的混合物。

上述(甲基)丙烯酸酯單體為環三羥甲基縮甲醛丙烯酸酯、四氫呋喃甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸羥乙酯、1,6己二醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯的一種或兩種及兩種以上的混合物。

上述環氧樹脂為標準雙酚A型環氧樹脂、3,4-環氧環己基甲基3,4-環氧環己基甲酸酯、雙((3,4-環氧環己基)甲基)己二酸酯、3,4-環氧環己基甲基甲基丙烯酸酯、甘油三縮水甘油醚、1,4丁二醇二縮水甘油醚的一種或兩種及兩種以上的混合物。

上述改性納米纖維素是將烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯與納米纖維素在堿性條件下混合改性，使其可穩定分散在丙烯酸酯以及聚合物中。

上述自由基光引發劑為1-羥基環己基苯基甲酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮、二苯甲酮的一種或兩種及以上的混合物。