本發(fā)明涉及3D打印技術領域，具體涉及一種應用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法。
背景技術：
3D打印機技術是基于材料堆積法的新型快速成型制造技術，工作時先由鋪粉輥左右移動，將供粉缸里的粉末在成型缸上均勻鋪設，然后根據設計好的零件模型由打印頭在第一層粉末上噴出此截面形狀，然后成型缸向下移動，再按照此步驟打印第二層，通過層間疊加使零件整體各截面重疊起來形成制品。
國內3D打印的普及程度較低，有關其專用光敏樹脂材料的報道更是鮮有，早期的研究成果中普遍存在的問題有制件力學強度低、固化效率低和尺寸穩(wěn)定性差等不足；另外用于3D打印的尼龍粉末材料均采用將尼龍樹脂直接粉碎或溶解于有機溶劑后結晶析出的方法制備，該原料的穩(wěn)定性差，所得制品強度低、韌性差。
本發(fā)明在這些方面均有所改善。本發(fā)明提供的用于3D打印的光敏樹脂固化速度快，可大幅縮短研發(fā)和生產周期。在力學強度方面，納米微球的加入可大幅提高其各項力學性能，并提高尺寸穩(wěn)定性。本發(fā)明制備工藝簡單，可直接應用和推廣于3D打印領域制備具有復雜結構的部件。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種應用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法。本發(fā)明制備的光敏樹脂具有成型速度快、刺激性小、工藝簡單和成本低廉等特點，可直接應應用于3D打印制得結構復雜的產品。為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
一種應用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法，由下述組份按重量份制備而成：
丙烯酸酯 20～40份，
環(huán)氧樹脂 35～40份，
稀釋劑 20～30份，
消泡劑 0.1～5份，
流平劑 0.1～5份，
陽離子型引發(fā)劑 1～10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑 1～10份，
納米微球 25～35份。
所述的丙烯酸酯為環(huán)氧丙烯酸單酯、聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸酯中的至少一種。
所述的環(huán)氧樹脂為酚醛型、雙酚A型和酯環(huán)族環(huán)氧樹脂中的至少一種。
所述的稀釋劑為甲基丙烯酸縮水甘油酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇二縮水甘油醚和三丙二醇二縮水甘油醚中的至少一種。
所述的消泡劑為二甲基聚硅氧烷、環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚和聚醚硅氧烷中的至少一種。
所述的流平劑為有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物、有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物和聚二甲基硅氧烷中的至少一種。
所述的陽離子型引發(fā)劑為碘鎓鹽或锍鎓鹽。
所述的自由基型光聚合引發(fā)劑為二苯甲酮、氯化二苯甲酮和安息香二甲醚中的至少一種。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備上述應用于3D打印的光敏樹脂的方法，包括以下步驟：
(1)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中，依次加入丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、稀釋劑、消泡劑、流平劑、陽離子型引發(fā)劑和自由基型光聚合引發(fā)劑；
(2)將(1)中混合液升溫至50℃～80℃，用攪拌器進行攪拌約15min～30min，得到淡黃色均一的液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
本發(fā)明的有益效果有：
1、由于加入了環(huán)保型稀釋劑，制備的光敏樹脂沒有刺激性，對環(huán)境和人體危害相對較小。
2、由于引發(fā)劑和不飽和樹脂的有效搭配，大幅提高了光敏樹脂成型速度。
3、本發(fā)明的光敏樹脂可直接應應用于3D打印制得結構復雜的制件產品，由于本發(fā)明制備的光敏樹脂成型速度快，可實現制件產品設計與3D打印生產同步進行，大幅提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產品設計周期，降低開發(fā)的成本和風險。
4、用本發(fā)明光敏樹脂可直接應用和推廣于3D打印領域制備具有復雜結構的部件，制成的制件的彎曲強度、收縮率等有較大的提升，根據ASTM D790和ASTM D 955-08檢測其彎曲強度和收縮率，最大為110MPa，較改性前光敏樹脂提高了80％；制件的收縮率最小為0.6％，較改性前光敏樹脂減小了55％。
具體實施方法
下面結合具體實例對本發(fā)明內容進行進一步的說明，但所述實施例并非是對本發(fā)明實質精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實質精神所作出的簡單變化或等同替換均應屬于本發(fā)明所要求保護的范圍之內。
本發(fā)明的具體實施例中如無特別說明，各實施例中所述份數均為重量份。
實施例1
(1)按以下比例配備原料：
環(huán)氧丙烯酸單酯 10份，
聚氨酯丙烯酸酯 10份，
酚醛型環(huán)氧樹脂 35份，
甲基丙烯酸縮水甘油酯 10份，
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 10份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷 0.1份，
流平劑有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物 0.1份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎓鹽 1份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮 1份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮 1份，
納米微球 25份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一的液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例2
(1)按以下比例配備原料：
環(huán)氧丙烯酸單酯 30份，
酚醛型環(huán)氧樹脂 15份，
雙酚A型環(huán)氧樹脂 20份，
甲基丙烯酸縮水甘油酯 10份，
乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 15份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷 1份，
消泡劑聚醚硅氧烷 1份，
流平劑有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物 1份，
流平劑有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物 1份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎓鹽 1份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮 3份，
納米微球 30份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至60℃，用攪拌器進行攪拌約25min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例3
(1)按以下比例配備原料：
環(huán)氧丙烯酸單酯 35份，
酚醛型環(huán)氧樹脂 40份，
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 20份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷 2份，
流平劑有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物 2份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎓鹽 5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮 8份，
納米微球 35份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至70℃，用攪拌器進行攪拌約20min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例4
(1)按以下比例配備原料：
環(huán)氧丙烯酸單酯 40份，
酚醛型環(huán)氧樹脂 35份，
三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 25份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷 5份，
流平劑有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物 5份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎓鹽 5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮 10份，
納米微球 25份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至80℃，用攪拌器進行攪拌約15min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例5
(1)按以下比例配備原料：
聚氨酯丙烯酸酯 30份，
雙酚A型環(huán)氧樹脂 38份，
乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 25份，
消泡劑二甲基聚硅氧烷 4份，
流平劑有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物 5份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎓鹽 10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮 1份，
納米微球 30份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例6
(1)按以下比例配備原料：
聚氨酯丙烯酸酯 30份，
雙酚A型環(huán)氧樹脂 35份，
乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 25份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚 1份，
流平劑有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物 1份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎓鹽 10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮 3份，
納米微球 30份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例7
(1)按以下比例配備原料：
聚氨酯丙烯酸酯 35份，
雙酚A型環(huán)氧樹脂 38份，
乙二醇二縮水甘油醚 25份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚 2份，
流平劑有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物 2份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎓鹽 1份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮 8份，
納米微球 25份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例8
(1)按以下比例配備原料：
聚氨酯丙烯酸酯 30份，
雙酚A型環(huán)氧樹脂 37份，
乙二醇二縮水甘油醚 25份，
消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚 5份，
流平劑有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物 5份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎓鹽 1份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮 10份，
納米微球 28份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例9
(1)按以下比例配備原料：
聚酯丙烯酸酯 25份，
酯環(huán)族環(huán)氧樹脂 40份，
三丙二醇二縮水甘油醚 30份，
消泡劑聚醚硅氧烷 3份，
流平劑聚二甲基硅氧烷 5份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎓鹽 5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚 1份，
納米微球 30份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應 用于3D打印的光敏樹脂。
實施例10
(1)按以下比例配備原料：
聚酯丙烯酸酯 35份，
酯環(huán)族環(huán)氧樹脂 38份，
三丙二醇二縮水甘油醚 30份，
消泡劑聚醚硅氧烷 1份，
流平劑聚二甲基硅氧烷 1份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎓鹽 5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚 3份，
納米微球 32份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例11
(1)按以下比例配備原料：
聚酯丙烯酸酯 40份，
酯環(huán)族環(huán)氧樹脂 35份，
甲基丙烯酸縮水甘油酯 30份，
消泡劑聚醚硅氧烷 2份，
流平劑聚二甲基硅氧烷 2份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎓鹽 10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚 8份，
納米微球 30份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為應用于3D打印的光敏樹脂。
實施例12
(1)按以下比例配備原料：
聚酯丙烯酸酯 35份，
酯環(huán)族環(huán)氧樹脂 40份，
甲基丙烯酸縮水甘油酯 30份，
消泡劑聚醚硅氧烷 5份，
流平劑聚二甲基硅氧烷 5份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎓鹽 10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚 10份，
納米微球 35份。
(2)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中依次加入上述原料進行混合；
(3)將混合液升溫至50℃，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。