[發明專利]一種光固化3D打印用光敏復合樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 202010660870.7
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111909491B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 向洪平;陳彥羽;林子謙;葉娟
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08L63/10
• 分類號: C08L63/10;C08L75/14;C08L71/00;C08L67/06;C08L63/00;C08L63/02;C08L1/08;C08K9/06;C08K7/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/26;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳嘉毅

本發明公開了一種光固化3D打印用光敏復合樹脂及其制備方法，所述的光固化3D打印用光敏復合樹脂由一定配比的丙烯酸酯低聚物、環氧樹脂、雜化單體、自由基光引發劑、陽離子光引發劑、二硫鍵和巰基改性的增強材料和流平劑制成，所述雜化單體為同時含有可自由基聚合的官能團和可陽離子聚合的官能團的單體；通過同一單體進行兩種光固化方式的協同優勢互補以及采用二硫鍵和巰基改性的增強材料，改善了光敏復合樹脂固化過程中的翹曲、體積收縮的問題，起到增強增韌的作用，從而提高其力學性能。本發明所提供的光敏復合樹脂可借助光固化3D打印機快速成型，三維器件力學性能優異，制備方法簡單、原料易得、綠色環保、易于工業化。

技術領域

本發明涉及功能高分子材料技術領域，更具體地，涉及一種光固化3D打印用光敏復合樹脂及其制備方法。

背景技術

3D打印是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬、塑料或液態光敏樹脂等可粘合材料，通過逐層打印的方式來制造三維器件的快速成型技術。光敏樹脂是光固化3D打印技術發展的重要物質基礎，但是光固化3D打印所用光敏樹脂雖然其反應活性高、成型速度快，但打印器件仍存在固化收縮大，易翹曲變形，力學性能較差等問題。

為了解決3D打印器件力學強度差、打印器件仍存在固化收縮大，易翹曲變形的問題，現有一般可以利用光敏樹脂與各種增強材料如納米纖維素、納米二氧化硅、納米二氧化鈦、碳纖維等復合制得光敏復合樹脂，也可以利用自由基光固化和陽離子光固化這兩種常用的光固化形式同時進行光固化，自由基光固化速度較快，但固化過程中易受氧阻聚干擾，產生內應力，導致體系體積收縮，翹曲現象；陽離子光固化的速度較慢，但體積收縮較小，混雜光固化體系有助于解決固化收縮大，易翹曲變形問題。

如中國專利CN104914675B公開了一種用于三維快速成型的含光敏性硅氧烷和超支化聚醚多元醇的光敏樹脂組合物，其組分為含丙烯酸酯基的硅氧烷、含環氧基團可陽離子光固化的化合物、含不飽和鍵官能團可自由基光固化的化合物、光引發劑和增強材料等，采用了自由基光固化和陽離子光固化兩種形式，但是自由基聚合和陽離子聚合獨立進行，二者之間幾乎沒有化學鍵交聯，固化過程中仍然會出現翹曲、體積收縮的問題；另外，增強材料在使用過程中還存在與樹脂基體結合差等問題，所制得的光敏復合樹脂的拉伸強度最高僅為60MPa，所制得的光敏復合樹脂翹曲、體積收縮以及力學性能不好的問題還有待改善。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有光敏復合樹脂翹曲、體積收縮以及力學性能不好的缺陷和不足，提供一種光固化3D打印用光敏復合樹脂，通過引入同時含有可自由基聚合的官能團又含有可陽離子聚合的官能團的雜化單體，改善固化過程中的翹曲、體積收縮的問題，提高光敏復合樹脂力學性能，以及在增強材料表面上接枝巰基和二硫鍵，改善增強材料與基材的界面粘結性能，并起到增強增韌的作用，有效提高光敏復合樹脂的力學性能。

本發明的另一目的是提供一種光固化3D打印用光敏復合樹脂的制備方法。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種光固化3D打印用光敏復合樹脂，包括如下按照質量份數計算的組分制成：

丙烯酸酯低聚物20～90份；

環氧樹脂5～60份；

雜化單體15～40份；

自由基光引發劑1～5份；

陽離子光引發劑3～8份；

二硫鍵和巰基改性的增強材料0.5～30份；

流平劑0.1～1.5份；

所述雜化單體為同時含有可自由基聚合的能團和可陽離子聚合的官能團的單體。