[發(fā)明專利]一種二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯組合物及其在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用

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• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN116023627A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞勇;俞濤;王騰飛;崔學(xué)磊;張翼強(qiáng);尚永華;李建峰;韓金平;黎源;劉德剛
• 申請（專利權(quán)）人: 萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: C08G18/75
• 分類號: C08G18/75;C08G18/50;C08G18/48;C08G18/67;C08F283/00;C08F220/58;C08F222/14
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本發(fā)明涉及一種二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯組合物及其在3D打印領(lǐng)域的應(yīng)用，所述二環(huán)己基甲烷二胺二異氰酸酯中同時(shí)含有2,4’?二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(2,4’?HMDI)和4,4’?二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(4,4’?HMDI)；其中，所述2,4’?二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯的含量占比為2～20wt％；所述4,4’?二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯中的反,反’?二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯含量為5～30％。采用本發(fā)明提供的HMDI制作的光固化組合物具備黏度低、單層固化時(shí)間更短、打印效率高、打印樣品柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光固化3D打印領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印光固化組合物，尤其適用于3D打印柔性材料。

背景技術(shù)

3D打印也稱為增材制造，由于其成型簡單、便捷的技術(shù)優(yōu)勢在越來越多的行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。光固化3D打印技術(shù)是最早發(fā)展起來的快速成型技術(shù)，以數(shù)字文件為基礎(chǔ)，通過將物體的三維模型在一個(gè)方向上分層，獲得每層的物體圖像信息，再通過計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)光源以逐點(diǎn)掃描或者面光源直接投影的方式使液體光固化組合物固化成型，通過逐層固化成型來構(gòu)建立體物體。其中面光源直接投影的固化方式，也就是通常的數(shù)字光處理(DLP)技術(shù)，其成型速度更快，成型的精度更高，具有更好的應(yīng)用前景。尤其是LCD光源的使用，使光固化打印機(jī)的價(jià)格大幅降低，更是提高了光固化3D打印技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，但是由于其光源強(qiáng)度較低，導(dǎo)致打印過程中每層固化時(shí)間較長，降低了打印效率。

不飽和光固化樹脂是光固化組合物的重要組成部分，已報(bào)道的制備快速光固化樹脂的方法主要是提高樹脂的不飽和度，即提高樹脂中含有的丙烯酸酯等雙鍵的官能度，這種方法制備的光固化不飽和樹脂通常硬度較高，反應(yīng)速度較快，但其高交聯(lián)密度也導(dǎo)致了柔韌性不佳，產(chǎn)品通常較脆，并不適宜用于制備柔性材料。而具有良好軟韌性能的光固化樹脂又通常為單官能度或雙官能度的，其光固化速度通常不理想，且一般黏度較高，使用過程中需要加入大量的丙烯酸酯類稀釋單體進(jìn)行稀釋，并需要加入大量的光引發(fā)劑提高引發(fā)效率，這些均不利于提高材料的性能。因此通過上述方法制備的光固化樹脂用于柔性3D打印光固化組合物時(shí)通常都有力學(xué)強(qiáng)度差和耐黃變性能差的缺點(diǎn)。

專利CN112876615A中提供了一種3D打印光固化組合物，該組合物雖然具備力學(xué)強(qiáng)度高、粘度低、固化速度快的特征，但是根據(jù)其實(shí)施效果來看，單層光固化時(shí)間仍然在3s以上，而在當(dāng)前公開技術(shù)中，單層光固化時(shí)間總體在4s以上，這主要是由于采用傳統(tǒng)光固化組合物時(shí)，為了保證在進(jìn)入打印機(jī)過程中物料的流動(dòng)性能，在物料組成方面選用相對不易結(jié)晶的物料進(jìn)行光固化組合物合成，這就必須保證足夠的光固化時(shí)間來保證物料的完全固化。雖然單層光固化時(shí)間3-4s已經(jīng)處于較高水平，但是在正式大規(guī)模生產(chǎn)過程中，單個(gè)3D打印制品所需時(shí)間越短，單位時(shí)間內(nèi)對機(jī)器的使用效率將越高，產(chǎn)能將越高，因此降低單層光固化時(shí)間對提升生產(chǎn)效率具有極大的作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明目的在于開發(fā)出一種二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯組合物，將其應(yīng)用于3D打印光固化組合物，具有更短的單層光固化時(shí)間、優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度和耐黃變性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一方面提供一種二環(huán)己基甲烷二氰酸酯(HMDI)組合物，所述二環(huán)己基甲烷二氰酸酯組合物中同時(shí)含有異構(gòu)體2,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(2,4’-HMDI)和4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(4,4’-HMDI)；其中，所述2,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯的含量占比為2～20wt％，優(yōu)選4～15wt％，更優(yōu)選6～12wt％；

所述4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯包括順,順’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(c,c’-HMDI)、順,反’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(c,t’-HMDI)、反,反’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(t,t’-HMDI)三種異構(gòu)體，以二環(huán)己基甲烷二氰酸酯組合物質(zhì)量為100％計(jì)，其中反,反’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯含量為5～30％，優(yōu)選為7～25％，更優(yōu)選為8～25％。此外，對于組合物中的順,順’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、順,反’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯兩種異構(gòu)體各自的含量本發(fā)明沒有特別要求。