一種用于3d打印的光敏樹脂及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法，該光敏樹脂由丙烯酸酯35～40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份和自由基型光聚合引發(fā)劑1～10份制備而成。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(yīng)用于3D打印制得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品。
【專利說明】一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于3D打印的光敏樹脂及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]3D打印機又稱三維立體打印機，是一種基于材料堆積法的新型制造技術(shù)，其基本原理為“分層制造，逐層添加”。利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，最終疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。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(shè)，然后根據(jù)設(shè)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。3D打印技術(shù)出現(xiàn)已有二十年左右,但是真正大規(guī)模的資金和技術(shù)投入從近幾年才開始，目前美國已撥款10億美元成立國家級3D打印添加劑工業(yè)研究中心，我國機床行業(yè)協(xié)會以確定將3D打印機列為中國未來制造第一位。
[0004]2011年全球3D打印銷售額為17.14億美元，同比增長29%。其中產(chǎn)品直接用于批量生產(chǎn)的設(shè)備占19.2%，而大范圍的批量應(yīng)用無疑推動了耗材種類和數(shù)量的激增。國內(nèi)3D打印的普及程度較低，有關(guān)其專用光敏樹脂材料的報道更是鮮有，光敏樹脂由聚合物單體與預(yù)聚體組成，其中加有光引發(fā)劑(或稱為光敏劑)，在一定波長的紫外光(250-300納米)照射下立刻引起聚合反應(yīng)完成固化?，F(xiàn)有的光敏樹脂由于基體搭配和配方設(shè)計等原因?qū)е鹿袒实?、制件性能差、刺激性大和成本高等不足?br> [0005]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于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(yīng)用于3D打印制得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于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35?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I?10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑I?10份。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]所述的陽離子型引發(fā)劑為碘鎗鹽或锍鎗鹽。
[0014]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。
[0015]本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備上述用于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、稀釋齊U、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(I)中混合液升溫至50°C?80°C，用攪拌器進行攪拌約15min?30min，得到淡黃色均一的液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]3、本發(fā)明的光敏樹脂可直接應(yīng)用于3D打印制得結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制件產(chǎn)品，由于本發(fā)明制備的光敏樹脂成型速度快，可實現(xiàn)制件產(chǎn)品設(shè)計與3 D打印生產(chǎn)同步進行，大幅提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，降低開發(fā)的成本和風(fēng)險。
[0019]4、目前SLS技術(shù)所需耗材價位在250?460美元/kg，由于本發(fā)明中采用低成本不飽和樹脂，使得最終光敏樹脂的成本較現(xiàn)有耗材相比大幅削減50%?70%成本，有利于批量生產(chǎn)和3D打印技術(shù)的普及應(yīng)用工作。
[0020]具體實施方法
下面結(jié)合具體實例對本
【發(fā)明內(nèi)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(zhì)精神的簡單限定，任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神所作出的簡單變化或等同替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
[0021]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(shù)均為重量份。
[0022]實施例1
(I)按以下比例配備原料:
環(huán)氧丙烯酸單酯20份，
聚氨酯丙烯酸酯15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)劑碘鎗鹽I份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮I份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮I份。
[0023](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°C，用攪拌器進行攪拌約30min，得到淡黃色均一的液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
[0024]實施例2
(I)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I份，
消泡劑聚醚硅氧烷 I份，
流平劑有機硅-環(huán)氧乙烷共聚物 I份，
流平劑有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物 I份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎗鹽I份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮3份。
[0025](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°C，用攪拌器進行攪拌約25min，得到淡黃色均一液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
[0026]實施例3
(I)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)劑碘鎗鹽5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮8份。
[0027](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°C，用攪拌器進行攪拌約20min，得到淡黃色均一液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
[0028]實施例4
(I)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)劑碘鎗鹽5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑二苯甲酮10份。
[0029](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°C，用攪拌器進行攪拌約15min，得到淡黃色均一液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
[0030]實施例5
(I)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)劑碘鎗鹽10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮I份。
[0031](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°C，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。
[0032]實施例6
(I)按以下比例配備原料:
聚氨酯丙烯酸酯38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I份，
流平劑有機硅-環(huán)氧丙烷共聚物I份，
陽離子型引發(fā)劑碘鎗鹽10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮3份。
[0033](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°C，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。
[0034]實施例7
(I)按以下比例配備原料:
聚氨酯丙烯酸酯37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)劑锍鎗鹽I份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮8份。
[0035](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°C，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。
[0036]實施例8
(I)按以下比例配備原料:
聚氨酯丙烯酸酯38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)劑锍鎗鹽I份，
自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮10份。
[0037](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°C，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。
[0038]實施例9
(I)按以下比例配備原料:
聚酯丙烯酸酯38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)劑锍鎗鹽5份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚I份。
[0039](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°C，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。
[0040]實施例10
(I)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38份，
三丙二醇二縮水甘油醚30份，
消泡劑聚醚硅氧烷I份，
流平劑聚二甲基硅氧烷 I份，
陽離子型引發(fā)劑锍鎗鹽5份， 自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚3份。
[0041](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°C，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。
[0042]實施例11
(I)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)劑锍鎗鹽10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚8份。
[0043](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°C，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。
[0044]實施例12
(I)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)劑锍鎗鹽10份，
自由基型光聚合引發(fā)劑安息香二甲醚10份。
[0045](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°C，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。
[0046]上述的對實施例的描述是為便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)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(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)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(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)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(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于:由下述組份按重量份制備而成: 丙烯酸酯35?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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于: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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于: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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于: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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于:所述的流平劑優(yōu)選為有機硅-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。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于:所述的陽離子型引發(fā)劑為碘鎗鹽或锍鎗鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于3D打印的光敏樹脂，其特征在于: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。
9.一種制備如權(quán)利要求1所述用于3D打印的光敏樹脂的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)在裝有攪拌器和冷凝管的玻璃三口瓶中，按配比依次加入丙烯酸酯、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°C?80°C，用攪拌器進行攪拌約15min?30min，得到淡黃色均一的液體，即為用于3D打印的光敏樹脂。
【文檔編號】C08F283/10GK104250422SQ201310259101
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】楊桂生, 李梟, 孫利明, 姚晨光 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司