[發明專利]一種耐高溫3D打印光敏樹脂及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110640428.2
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113321912B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 向洪平;王世崇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08L67/06
• 分類號: C08L67/06;C08L63/10;C08L83/07;C08L63/04;C08L63/00;C08L33/08;C08L33/10;C08L35/02;C08L83/04;C08K9/04;C08K7/14;C08K7/06;C08K7/10;C08K7/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳娟

本發明提供一種耐高溫3D打印光敏樹脂及其制備方法和應用。本發明的耐高溫3D打印光敏樹脂由按照重量份計算的如下組分制成：丙烯酸酯樹脂20～90份，環氧樹脂5～60份，剛性單體15～40份，雜化改性增強體0.1～5份，超支化樹脂3～10份，自由基型光引發劑1～5份，陽離子型光引發劑3～8份，其中，所述雜化改性增強體為表面同時接枝環氧基團和丙烯酸酯基的增強體。制備得到的材料具有較好的力學性能和耐熱性能：材料的玻璃化轉變溫度在130～165℃；熱變形溫度高達197～278℃；并且可在200℃下使用至少6h；制備得到的光敏樹脂的粘度在300～800cps；成型收縮率在0.5～3.0％。

技術領域

本發明屬于功能高分子材料技術領域，具體涉及一種耐高溫3D打印光敏樹脂及其制備方法和應用。

背景技術

光敏樹脂具有固化速率快、能耗低等特點，隨著人們環保意識的提高，光敏樹脂占據防護涂層市場的份額越來越大。光固化3D打印技術因其成型速度快、精度高、成本低、環境友好等諸多優勢，已被廣泛應用于航空航天、汽車制造、模具制造、生物醫學與文化藝術等領域。

光敏樹脂是光固化3D打印成型的主體材料，其性能對器件的成型精度、力學性能、應用領域等有著直接重大影響，也是當前制約光固化3D打印技術發展的主要瓶頸。一般光固化3D打印的樹脂的耐溫性能在40～50℃之間，高溫下會發生嚴重變形，但耐高溫樹脂，受到高溫影響時不會變形，可以很好解決一些對應用環境溫度的問題。因此，需要對光敏樹脂進行耐高溫改性，現有的改性主要通過添加填料來提高光固化樹脂的耐高溫性能，如中國專利CN110724236A、CN106749986A但是由于無機納米填料添加過多會影響增加樹脂體系的粘度，不適用于需要低粘度樹脂的3D打印技術中；而中國專利CN106380556A通過選用耐高溫交聯劑、CN106947205A通過選擇特定的樹脂原料，雖然克服了添加無機填料帶來的粘度增加的問題，制備出了耐高溫光敏樹脂，但是其耐高溫持續使用時間仍有待提高。

因此，需要提供一種具有較高耐高溫性能的3D打印用光固化樹脂，且具有較長的耐高溫使用時間。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中耐高溫3D打印光敏樹脂的高溫下使用時間有待提高的問題，提供一種能夠在較高溫度下可以持續使用較長時間的耐高溫3D打印光敏樹脂。本發明的耐高溫3D打印光敏樹脂，能夠在200℃下持續使用至少6h。

本發明的另一目的在于，提供所述耐高溫3D打印光敏樹脂的制備方法。

本發明的另一目的在于，提供所述耐高溫3D打印光敏樹脂在3D打印技術中的應用。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種耐高溫3D打印光敏樹脂，由至少包括按照重量份計算的如下組分制成：

其中，所述雜化改性增強體為表面同時接枝環氧基團和丙烯酸酯基的增強體。

本發明選用丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、超支化樹脂、剛性單體、雜化改性增強體、自由基型和陽離子型光引發劑組成光敏樹脂，通過自由基和陽離子雙光引發固化后所得材料同時具有成型收縮率低、玻璃化轉變溫度高和熱變形溫度高的特點。由于在本發明的光固化體系中，丙烯酸酯樹脂可以進行自由基固化，環氧樹脂可以進行陽離子固化，自由基固化和陽離子固化后會分別各自形成互穿網絡結構這種互穿網絡結構能夠提高材料的力學性能(如拉伸性能)和耐熱性能。

本發明創造性地發現，如將上述兩個互穿網絡結構形成一個更緊密的交聯網絡結構，不僅可以進一步提高材料的耐高溫溫度，還能夠增加材料的耐高溫的時間，即能夠在臨界溫度下保持更長的時間才會發生變形。本發明通過對光固化樹脂體系中的增強體進行改性，在增強體表面同時接枝環氧基團和丙烯酸酯基，可以將丙烯酸酯樹脂和環氧樹脂所形成的互穿網絡交聯形成一個更緊密的交聯網絡結構。