[發明專利]一種3D打印氰酸酯墨水及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011298348.5
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112280370B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王曉龍;胡海媛;吳濤;蔣盼;周峰;劉維民
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C09D11/101
• 分類號: C09D11/101;C09D11/106;C09D11/03;B33Y70/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發明提供了一種3D打印氰酸酯墨水及其制備方法和應用，屬于3D打印高性能樹脂材料技術領域。本發明提供的3D打印氰酸酯墨水包括氰酸酯樹脂，甲基丙烯酸縮水甘油酯，活性稀釋劑，光引發劑，交聯劑和染料，本發明通過優化氰酸酯樹脂、活性稀釋劑、光引發劑、交聯劑和染料的種類，使3D打印氰酸酯墨水具有較高的打印精密度。所得3D打印氰酸酯墨水經3D打印預成型，再經熱固化處理，使得到的成型件具有高精度、優異的力學性能和耐熱性能。實施例表明，本發明提供的3D打印氰酸酯墨水經光固化和熱固化處理后所得成型件的拉伸強度達95MPa，玻璃化轉變溫度(T_g)高達191℃，初始分解溫度(T_5％)高達338℃。

技術領域

本發明涉及3D打印高性能樹脂材料技術領域，尤其涉及一種3D打印氰酸酯墨水及其制備方法和應用。

背景技術

高性能熱固性樹脂由于其優異的機械性能與耐熱性能，被廣泛用于航空航天、汽車工業等前沿領域。但是由于其較為苛刻的成型條件，所以實現熱固性樹脂的3D打印較為困難。近年來，采用先光固化成型再后處理實現熱固性樹脂3D打印的策略取得了較好的效果，例如環氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂等，但仍然存在耐熱性能不高、打印精度較低、力學性能差等諸多問題。所以，如何在保持熱固性樹脂原有性能的前提下實現其高精度3D打印變得尤為關鍵。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種3D打印氰酸酯墨水及其制備方法與應用。本發明提供的3D打印氰酸酯墨水具有的形成雙網絡交聯結構的能力，具有較高的打印精度高，所得3D打印氰酸酯墨水經預固化和熱固化處理后，所得成型件具有優異的耐熱性能和力學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種3D打印氰酸酯墨水，包括以下組分：

氰酸酯樹脂，甲基丙烯酸縮水甘油酯，活性稀釋劑，光引發劑，交聯劑和染料；

所述氰酸酯樹脂為雙酚F氰酸酯、雙酚M氰酸酯、雙酚E型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、雙環戊二烯型氰酸酯和雙酚A型氰酸酯中的一種或幾種；

所述活性稀釋劑為N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羥乙酯、四氫呋喃丙烯酸酯、4-丙烯酰嗎啉、環三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氫糠基酯和甲基丙烯酸異冰片酯中的一種或幾種；

所述光引發劑為Irgacure 184、Darocur 1173、Irgacure 2959、Irgacure 369、Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 250、Irgacure 819和Lucirin TPO中的一種或幾種；

所述交聯劑為三烯丙基異氰脲酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯、雙-季戊四醇六丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或幾種；

所述染料為奧麗素黃190、奧麗素藍755、奧麗素橙247和奧麗素棕322中的一種或幾種。

優選地，所述氰酸酯樹脂和甲基丙烯酸縮水甘油酯的質量比≥1。

優選地，所述氰酸酯樹脂與活性稀釋劑的質量比為60：(15～200)。

優選地，所述氰酸酯樹脂和光引發劑的質量比為60：(0.2～1.0)。

優選地，所述交聯劑與活性稀釋劑的質量比為1：(0.1～50)。

優選地，所述光引發劑和染料的質量比為(0.1～20)：(0.01～1)。

本發明還提供了上述技術方案所述的3D打印氰酸酯墨水的制備方法，包括以下步驟：

將交聯劑和活性稀釋劑混合，得到第一溶液；

將所述第一溶液、光引發劑和染料混合，得到光固化基體樹脂；