[發明專利]一種三維成型材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010323339.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111393567A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 何興幫;楊前程;余嘉
• 申請（專利權）人: 珠海賽納三維科技有限公司
• 主分類號: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F220/18;C08F220/36;C08F220/34;C08F283/00;C08F216/14;C08F220/40;C08F220/28;C08F2/48;C07C269/02;C07C271/24;C07C271/28;C07C271/34
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健;劉芳

本發明提供一種三維成型材料及其制備方法和應用，該三維成型材料按照質量分數包括以下組分：單官能度聚氨酯低聚物5?50％、單官能度單體35?85％、多官能度化合物0?30％、光引發劑0.5?8％以及助劑0.2?5％；其中，所述單官能度聚氨酯低聚物含有環狀基團，且所述單官能度聚氨酯低聚物中氨酯鍵的密度為3.3mol/Kg以上。該三維成型材料不僅打印流暢性佳，更具有收縮率低、低翹曲、不易拱起的優勢，能夠達到大幅改善打印成型效率、降低打印成本的目的。

技術領域

本發明涉及一種材料，尤其涉及一種三維成型材料及其制備方法和應用，屬于3D打印技術領域。

背景技術

三維成型技術又稱為快速成型技術，或快速原型制造技術，或加式制造技術，其基本原理都是基于切片軟件對3D模型進行切片，數據處理器將模型的切片數據轉換成層打印數據，以3D噴墨打印為例，控制器根據層打印數據控制打印頭噴射三維成型材料，控制固化裝置對已噴射的成型材料進行輻射固化形成層，之后控制Z軸升降機構下降一個層厚的距離進行下一層的成型，并逐層疊加形成3D物體。三維成型材料根據三維成型過程中所起的作用分為模型材料和支撐材料。

3D噴墨打印過程中，對三維成型材料的光敏性、粘度、收縮率、層間附著力以及力學性能等有較高的要求，通常使用的三維成型材料的粘度過高從而經常導致三維成型材料難以流暢的從打印頭噴孔噴出，甚至堵塞打印頭噴孔損壞打印頭。為了降低三維成型材料粘度，現有技術中通常在三維成型材料中添加大量的低粘度的光固化單體，然而在保證了打印流暢性的前提下，噴墨打印形成的層卻容易發生起翹、拱起等不良現象，從而導致打印終止而需要重新進行打印，不僅降低了目標物體的成型效率，更提高了目標物體的打印成本。

發明內容

針對上述缺陷，本發明提供一種三維成型材料，該三維成型材料不僅打印流暢性佳，更具有不易拱起和翹曲的優勢，能夠達到大幅改善打印成型效率、降低打印成本的目的。

本發明還提供一種三維成型材料的制備方法，該方法能夠安全高效的制備得到打印流暢性佳、低翹曲、不易拱起的三維成型材料。

本發明還提供一種三維物體，該三維物體以前述三維成型材料為原料打印得到，因此在外觀壽命和使用壽命方面具有較大優勢。

本發明第一方面是提供一種三維成型材料，按照質量數包括以下組分：

單官能度聚氨酯低聚物5-50％、單官能度單體35-85％、多官能度化合物0-30％、光引發劑0.5-8％以及助劑0.2-5％；其中，所述單官能度聚氨酯低聚物含有環狀基團，且所述單官能度聚氨酯低聚物中氨酯鍵的密度為3.3mol/Kg以上。

上述單官能度單體是指具有一個能夠發生縮合反應的官能團的單體，多官能度化合物是指具有至少兩個能夠發生縮合反應的官能團的化合物。

此外，本發明提及的數值范圍中，“以上”、“以下”均指包括本數的范圍。

本發明的單官能度聚氨酯低聚物是指具有一個能夠發生縮合反應的官能團的分子量為600g/mol以下的聚氨酯低聚物，該單官能度聚氨酯低聚物中還包括環狀基團且氨酯鍵的密度為3.3mol/Kg以上。具體地，本發明對環狀基團不做過多限制，可以是任意個原子形成的環狀基團，例如環戊基、苯基、1,4-環己二烯基、吡啶基、噻吩基等。此外，氨酯鍵的密度是指每千克單官能度聚氨酯低聚物中含有的氨酯鍵的物質的量，例如，某一單官能度聚氨酯低聚物X的分子量是500g/mol且單個分子結構中含有2個氨酯鍵，則每500g單官能度聚氨酯低聚物X中含有2mol氨酯鍵，則該單官能度聚氨酯低聚物X的氨酯鍵密度為4mol/Kg。