[發明專利]一種降低固化收縮率的UV粘結劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011319052.7
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112480851A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 黃延祿;鄧鴻信;楊永強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09J163/10
• 分類號: C09J163/10;C09J11/04;C09J11/06;B22F1/00;C04B35/111;C04B35/486;C04B35/01;C04B35/26;C04B35/447;C04B35/634;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發明公開一種降低固化收縮率的UV粘結劑及其制備方法，所述UV粘結劑按重量百分比包括：40％?57％的預聚物、16％?38％的稀釋劑、4％?19％的膨脹單體、0.8％?7％的光引發劑和5％?20％的納米級粉末，納米級粉末的種類與三維打印時粉床粉末的種類相同。按重量百分比將預聚物、稀釋劑、膨脹單體和光引發劑加入至同一容器內，攪拌至形成均一的混合液A；根據粉床粉末的種類選取納米級粉末的種類，按重量百分比將納米級粉末加入混合液A中，混合均勻并除去氣泡，完成UV粘結劑的制備。采用和粉床粉末相同的納米級粉末，可以有效提升產品的力學性能并降低收縮率，特別是在需要進行燒結等后處理時，不會引入其它雜質，而且其致密度和強度等力學性能顯著提高。

技術領域

本發明涉及粘結劑技術領域，特別涉及一種降低固化收縮率的UV粘結劑及其制備方法。

背景技術

3DP法指的是一種向粉末床噴射粘結劑，使粉末粘結，逐層成型，最終獲得制件的一種三維打印方法。傳統的粘結劑主要包括有機液體粘結劑，無機粘合劑，金屬鹽粘結劑，水合作用粘結劑。但傳統粘結劑普遍存在固化時間長，加工效率低的缺點，紫外光(UV)固化粘結劑的出現解決了這個問題。UV粘結劑也稱為光敏樹脂，它在紫外光照射下會發生固化，而且固化時間非常短，極大提高了生產效率，同時反應條件容易滿足，這兩大優點使得UV粘結劑在3DP中大放光彩。

光敏樹脂是由預聚物、稀釋劑、紫外光引發劑以及其他助劑組成的液態混合物。預聚物是光敏樹脂的主要組成部分，決定了固化前液態光敏樹脂的粘度，固化過程中產生的體積收縮以及固化產物的硬度、沖擊強度和拉伸強度等重要力學性能。自由基型的光敏樹脂最早進入商品化應用的光敏樹脂，目前3D打印領域應用最多的光敏樹脂也是自由基型的。該樹脂采用丙烯酸酯預聚體+自由基型光引發劑聚合得到。光引發劑在紫外光的作用下分解出自由基，自由基引發丙烯酸酯的雙鍵斷裂，從而引發雙鍵之間的相互聚合，成為分子量較大的聚合物。自由基型光敏樹脂的主要優點是：固化速度快，光敏劑品種多選擇性多，但存在聚合時候體積收縮大，產品內部應力大，易翹曲變形等問題，嚴重限制了光敏樹脂在一些對工件精度要求高的領域的應用。因此，降低光敏樹脂的體積收縮是該領域一直的研究熱點。

為了降低光敏樹脂的固化收縮率，常用的方法有加入無機粉末或加入惰性不參與反應型樹脂。

無機粉末由于不參與反應，占據了一部分空間，可以顯著降低體積收縮，并能增大強度等性能。常用的有二氧化硅、二氧化鈦、硅酸鋁、硫酸鋇、納米氧化鋅等，但是無機粉末與有機光敏樹脂本質上的差異導致二者并不能完全的相容，大多數時候無機粉末是通過高速分散懸浮在光敏樹脂體系中，不僅在分散時候對設備有很高要求，而且在使用過程中容易出現團聚，沉淀等情況，嚴重影響產品的穩定性。并且，在需要進行燒結后處理時，光敏樹脂需要完全分解，無機粉末無法分解，在這種情況下不能使用。

加入惰性樹脂的原理與加入無機粉末的原理相同，常用的有醛酮樹脂、高分子量環氧樹脂、松香樹脂、氯醋樹脂等，相比無機填料，這些惰性樹脂與光敏樹脂的相容性大大提高，對整個體系的性能影響小，穩定性好，但是目前可以選擇的惰性樹脂種類并不多，而且并不是適合所有的光敏樹脂體系。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種降低固化收縮率的UV粘結劑，解決了現有光敏樹脂的體積收縮問題。

本發明的另一技術方案為：提供一種上述降低固化收縮率的UV粘結劑的制備方法。

本發明的技術方案為：一種降低固化收縮率的UV粘結劑，按重量百分比包括：40％-57％的預聚物、16％-38％的稀釋劑、4％-19％的膨脹單體、0.8％-7％的光引發劑和5％-20％的納米級粉末，納米級粉末的種類與三維打印時粉床粉末的種類相同。

進一步，所述預聚物為環氧丙烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、聚氨酯丙烯酸樹脂、雙酚A型環氧丙烯酸樹脂、酚醛環氧丙烯酸酯和改性環氧丙烯酸樹脂中的至少一種。