3D喷墨打印用耐高温光固化材料及其制备方法、3D打印制品及3D打印机技术

本发明专利技术提供一种3D喷墨打印用耐高温光固化材料及其制备方法、3D打印制品及3D打印机，涉及3D打印技术。其中，该3D喷墨打印用耐高温光固化材料包括如下组分：60‑99重量份的第一乙烯基类化合物、0‑39重量份的第二乙烯基类化合物以及0.5‑4重量份的自由基光引发剂，其中：第一乙烯基类化合物带有非反应性环状结构，非反应性环状结构在自由基光引发剂的引发下不具备光聚合性质；第二乙烯基类化合物不带有非反应性环状结构，且主链上亚甲基的数量不少于3个。该光固化材料能在较低温度下进行正常喷墨打印，在保证抗冲击强度的前提下还能显著提高耐高温性能，从而能够获得高品质的3D打印制品，并能够延长3D打印机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
3D喷墨打印用耐高温光固化材料及其制备方法、3D打印制品及3D打印机
本专利技术涉及3D打印技术，具体涉及一种3D喷墨打印用耐高温光固化材料及其制备方法、3D打印制品及3D打印机。
技术介绍
现有使用光固化材料的三维成型技术主要包括：立体光固化成型(StereolithographyAppearance,SLA)技术、数字光处理(DigitalLightProcession,DLP)技术和3D喷墨打印技术。SLA技术的主要工作原理为：在树脂槽中盛满含有液态光敏树脂的三维成型用光固化材料，在成型开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的紫外激光束按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，被扫描区域的液态光敏树脂按由点到线、由线到面的顺序固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，已固化的树脂薄片就被一层新的液态光敏树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，且新固化的一层牢固粘结在前一层上。如此重复直至整个产品成型完毕。DLP技术的主要工作原理与SLA技术类似，区别在于二者在光源上有所差异，DLP打印是使用高分辨率的数字光处理器投影仪来照射液态光敏树脂，因此DLP技术也是逐层进行光固化。3D喷墨打印技术是根据喷墨打印机的工作原理，在数字信号的激励下，使腔室中的液体(三维成型用光固化材料)在瞬间形成液滴，并以一定的速度和频率从喷嘴中喷出，按指定路径逐层固化成型，最终得到3D物体。相比于SLA技术和DLP技术，3D喷墨打印技术对所用光固化材料的粘度和流畅性具有更高的要求，比如在打印头正常工作温度范围内，光固化材料的粘度需降低至适于正常喷射的粘度，比如8-15cp，尤其是当打印头的正常工作温度低于80℃时，要求光固化材料的粘度能在瞬间下降至适于正常喷射的粘度，这就要求光固化材料在室温25℃下具有较低的粘度，比如低于100cp；而通常室温下粘度较低的光固化材料，玻璃化转变温度Tg往往较低，一般为40-60℃，从而导致光固化材料在辐射固化之后形成的固体制品耐温性能不高，热变形温度较难超过60℃，限制了光固化材料在3D喷墨打印
的应用。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供一种3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其能在较低温度下进行正常喷墨打印，在保证3D打印制品具有良好力学性能尤其是具有突出抗冲击强度的前提下还具有优异的耐高温性能。本专利技术提供上述3D喷墨打印用耐高温光固化材料的制备方法，具有制备工艺简单、可行的特点。本专利技术提供一种3D打印制品，由于采用了上述3D喷墨打印用耐高温光固化材料进行打印，因此使该3D打印制品具有良好的耐高温性能和抗冲击强度。本专利技术提供一种3D打印机，其材料储存容器中容置有上述3D喷墨打印用耐高温光固化材料，因此具有打印流畅性好、打印头工作温度低，且所得到的3D打印制品具有突出的抗冲击强度及耐高温性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种3D喷墨打印用耐高温光固化材料，包括如下组分：60-99重量份的第一乙烯基类化合物、0-39重量份的第二乙烯基类化合物以及0.5-4重量份的自由基光引发剂，其中：第一乙烯基类化合物带有非反应性环状结构，该非反应性环状结构在自由基光引发剂的引发下不具备光聚合性质；第二乙烯基类化合物不带有前述非反应性环状结构，且第二乙烯基类化合物的主链上亚甲基“—CH2—”的数量不少于3个。本专利技术提供的3D喷墨打印用耐高温光固化材料中，一方面通过选择主链上亚甲基“—CH2—”基团数量不少于3个即大于或等于3个的不带非反应性环状结构的乙烯基类化合物，增强光固化材料的力学性能，尤其是抗冲击强度性能；另一方面，通过选择带有非反应性环状结构的乙烯基类化合物，可有效降低分子主链段在高温下的运动或摆动现象，以致在高温环境中光固化物体在受到负载作用下的尺寸形变程度较小，力学性能下降程度相对较低，从而提高了在规定形变程度和力学性能影响程度下光固化材料所能够承受的温度，即提高了光固化材料的热变形温度。因此，本专利技术通过结合上述带有非反应性环状结构的第一乙烯基化合物以及不带有非反应性环状结构且主链上“—CH2—”基团数量大于或等于3个的第二乙烯基化合物，使最终制备得到的光固化材料经3D喷墨打印所获得的3D打印制品具有突出的高耐温性能和优良的力学性能，尤其具有突出的抗冲击性能。进一步的，至少部分第一乙烯基类化合物的主链上亚甲基的数量不少于3个。即，在第一乙烯基类化合物中，有部分或全部组分为带有非反应性环状结构且主链中含有3个或更多个“—CH2—”基团的乙烯基类化合物。当3D喷墨打印用耐高温光固化材料中含有上述主链中“—CH2—”基团数量大于或等于3的第一乙烯基类化合物，特别是，当主链上亚甲基的数量不少于3个的第一乙烯基类化合物的含量为9-39重量份时，该光固化材料经3D喷墨打印所得的3D打印制品，在具有较高耐温性能的情况下，还能具有更为良好的力学性能，尤其是抗冲击强度得到了明显改善。本专利技术中，如无特别说明，所谓“非反应性”是在目前3D喷墨打印的常规条件下，在自由基光引发剂的引发下不会发生自由基聚合反应。相应的，“非反应性环状结构”，指的是在3D喷墨打印过程中不参与自由基聚合反应的环状结构基团，示例性的非反应性环状结构比如可以是饱和脂肪环等非反应性脂肪环、非反应性芳香环、以及非反应性含N、O、S杂环等。上述非反应性环状结构上可以有取代基或者没有取代基。本专利技术中，上述第一乙烯基类化合物可以是一种或多种带有非反应性环状结构的乙烯基类单体，也可以是一种或多种带有非反应性环状结构的乙烯基类低聚物，还可以是一种或多种非反应性环状结构的乙烯基类单体与一种或多种带有非反应性环状结构的乙烯基类低聚物的混合。在本专利技术一些示例中，上述第一乙烯基类化合物至少包括带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物。本专利技术对于上述非反应性含氮杂环不做特别限定，只要在自由基光引发剂的引发下不具备光聚合性质即可，比如吗啉、2-吡咯烷酮、己内酰胺等。3D喷墨打印用耐高温光固化材料中含有至少一种带有非反应性含氮杂环的乙烯基类化合物，能够进一步提高3D打印制品的耐高温性能。具体的，上述带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物包括：带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯单体、带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯低聚物、带有含氮杂环的酰胺类单体等中的至少一种。其中，带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯单体比如可以是古迪公司生产的M370、长兴公司生产的EM2308，深圳撒比斯公司生产的PAR-68A，新中村公司生产的A9300-1CL等；带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯低聚物比如可以是Bomar公司生产的BMA-200、XMA-222LF等；带有非反应性含氮杂环的酰胺类单体比如可以是丙烯酰吗啉(ACMO)、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺等。优选的，当第一乙烯基类化合物至少包括带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物时，所述带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物最好为10重量份以上，比如10-50重量份。进一步的，第一乙烯基类化合物最好包括10-50重量份带有非反应性含氮杂环结构的乙烯基类单体，比如可以包括带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯单体10-50重量份、或者可以包括带有非反应性含氮杂环的酰胺类单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，包括如下组分：60‑99重量份的第一乙烯基类化合物、0‑39重量份的第二乙烯基类化合物以及0.5‑4重量份的自由基光引发剂，其中：所述第一乙烯基类化合物带有非反应性环状结构，所述非反应性环状结构在所述自由基光引发剂的引发下不具备光聚合性质；所述第二乙烯基类化合物不带有所述非反应性环状结构，且所述第二乙烯基类化合物的主链上亚甲基的数量不少于3个。

【技术特征摘要】
1.一种3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，包括如下组分：60-99重量份的第一乙烯基类化合物、0-39重量份的第二乙烯基类化合物以及0.5-4重量份的自由基光引发剂，其中：所述第一乙烯基类化合物带有非反应性环状结构，所述非反应性环状结构在所述自由基光引发剂的引发下不具备光聚合性质；所述第二乙烯基类化合物不带有所述非反应性环状结构，且所述第二乙烯基类化合物的主链上亚甲基的数量不少于3个。2.根据权利要求1所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，至少部分所述第一乙烯基类化合物的主链上亚甲基的数量不少于3个。3.根据权利要求1或2所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述第一乙烯基类化合物选自带有所述非反应性环状结构的乙烯基类单体和带有所述非反应性环状结构的乙烯基类低聚物中的至少一种。4.根据权利要求3所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述第一乙烯基类化合物至少包括带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物，且所述带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物不少于10重量份。5.根据权利要求4所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述带有非反应性含氮杂环的乙烯基化合物选自带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯单体、带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯低聚物和带有非反应性含氮杂环的酰胺类单体中的至少一种。6.根据权利要求5所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述第一乙烯基类化合物包括所述带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯单体和/或所述带有非反应性含氮杂环的酰胺类单体。7.根据权利要求6所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述带有非反应性含氮杂环的(甲基)丙烯酸酯单体与所述带有非反应性含氮杂环的酰胺类单体之和为10-50重量份。8.根据权利要求4-7任一项所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述第一乙烯基类化合物还包括以下四种乙烯基类化合物中的至少一种：带有非反应性脂肪环的乙烯基化合物、带有非反应性芳香环的乙烯基化合物、带有非反应性含氧杂环的乙烯基化合物、以及带有非反应性含硫杂环的乙烯基化合物。9.根据权利要求8所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述四种乙烯基类化合物中的每一种不超过50重量份。10.根据权利要求8所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述带有非反应性脂肪环的乙烯基类化合物选自带有非反应性脂肪环的(甲基)丙烯酸酯单体和带有非反应性脂肪环的(甲基)丙烯酸酯低聚物中的至少一种。11.根据权利要求10所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，带有非反应性脂肪环的(甲基)丙烯酸酯单体选自二环戊二烯甲基丙烯酸酯、双环戊烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、1-金刚烷(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二丙烯酸酯和三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯中的至少一种；所述带有非反应性脂肪环的(甲基)丙烯酸酯低聚物选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯和脂肪族环氧丙烯酸酯中的至少一种。12.根据权利要求8所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述带有非反应性芳香环的乙烯基化合物选自带有非反应性芳香环的(甲基)丙烯酸酯单体和/或带有非反应性芳香环的(甲基)丙烯酸酯低聚物。13.根据权利要求12所述的3D喷墨打印用耐高温光固化材料，其特征在于，所述带有非反应性芳香环的(甲基)丙烯酸酯单体选自乙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸苄酯和2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯中的至少一种；所述带有非反应性芳香环的(甲基)丙烯酸酯低聚物选自双酚A(甲基)环氧丙烯酸酯、芳香族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和芳香族聚酯(甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨银波，杨前程，
申请(专利权)人：珠海赛纳打印科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44