软质光固化3D打印树脂材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种软质光固化3D打印树脂材料及其制备方法，属于3D打印新材料技术领域。其中，该树脂材料由如下各质量份数的各原料组分制得：低聚物30～50份、单体40～60份、光引发剂0.1～6份和助剂0～4份，助剂包括UV色浆、流平剂、消泡剂、分散剂、紫外吸收剂、增感剂、阻聚剂和无机填料的混合物。本发明专利技术3D打印树脂材料制备的成型件不仅表面不粘手，相互间不易粘黏，且遇化学品不容易溶胀，更重要的是打印成型的产品耐对折性较好。

【技术实现步骤摘要】
软质光固化3D打印树脂材料及其制备方法
本专利技术涉及一种树脂，属于3D打印新材料
，具体地涉及一种软质光固化3D打印树脂材料及其制备方法。
技术介绍
光固化3D打印技术作为最早的增材制造技术，诞生于20世纪80年代，经过长时间发展，成为熔融沉积成型、选择性激光烧结以外的三大快速成型方式之一，已经广泛用于机械制造、牙科、珠宝铸造、手办等领域。光固化3D打印的进步，主要体现在设备和材料方面。设备方面，已由最初的激光逐层扫描固化，逐渐衍生出喷墨堆积成型(PolyJet)、数字光处理投影(DLP)以及液晶选区投影(LCD)等细分成型方式，不同成型方式造成设备的成型速度、成型幅面、打印效果以及对材料的性能要求都不相同；原料方面，在上述设备进步基础上，伴随光固化材料技术的发展，各种性能的光固化材料也层出不穷，以满足各类需求。常规光固化3D打印材料往往要求高的机械强度，因此往往偏硬质而容易脆断。而软质3D打印光固化树脂，具有可弯曲甚至对折或弹性等特性，将光固化3D打印的应用拓展至鞋材、可穿戴、医疗仿生、机械密封等更广阔的领域。目前市场上的柔性树脂往往因为强度低、易形变的特性而不能很好成型，尤其是大尺寸打印成功率低；且成型件不耐反复对折，表干差，易粘手；遇化学品易溶胀。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种软质光固化3D打印树脂材料及其制备方法。该制备方法制得的3D打印树脂成型件表面不粘手，相互间不易粘黏，且遇化学品不容易溶胀，更重要的是制得的3D打印树脂成型件耐多次对折。为实现上述目的，本专利技术公开了一种软质光固化3D打印树脂材料，它由如下各质量份数的各原料组分制得：低聚物30～50份、单体40～60份、光引发剂0.1～6份和助剂0～4份，所述助剂包括UV色浆、流平剂、消泡剂、分散剂、紫外吸收剂、增感剂、阻聚剂和粉体填料的混合物；并且助剂的份数并不包括零。所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯或有机硅丙烯酸酯中的至少一种；所述单体包括丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、4-叔丁基环己基丙烯酸酯、N-(异丁氧基)甲基丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或丙氧化甘油三丙烯酸酯中的至少一种。优选的，所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯与有机硅丙烯酸酯按照质量比为(1～2)∶(1～2)的混合物。优选的，所述单体为环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯与N-(异丁氧基)甲基丙烯酰胺、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按照质量比为1∶(0.2～5)∶(0.3～1)的混合物。进一步地，所述增感剂为胺改性丙烯酸酯、硫醇或烷氧基蒽类中的一种。进一步地，所述粉体填料为有机粉体和/或无机粉体；进一步地，所述粉体填料为无机粉体与有机粉体的混合物。进一步地，所述无机粉体包括气相二氧化硅、滑石粉或高岭土中的至少一种，所述有机粉体包括聚丙烯酸酯树脂或膨润土或石墨烯中的至少一种。优选的，所述粉体填料为气相二氧化硅与石墨烯的混合物。进一步地，所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或二种以上的混合物。进一步地，所述光引发剂为安息香双甲醚与苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)异丙基硫杂蒽酮的混合物。进一步地，所述阻聚剂为苯多酚或苯醌。进一步地，所述流平剂为常用氟碳类流平剂。进一步地，所述消泡剂为常用有机硅消泡剂。进一步地，所述分散剂为常用聚酰胺类分散剂。进一步地，所述紫外吸收剂为常用二苯甲酮类紫外吸收剂。为更好的实现本专利技术技术目的，本专利技术还公开了一种软质光固化3D打印树脂材料的制备方法，它包括如下步骤：1)取UV色浆、流平剂、消泡剂、分散剂、紫外吸收剂、增感剂、阻聚剂、无机填料混合均匀得到助剂；2)将光引发剂、助剂及单体混合均匀后搅拌加热反应得到液体I；3)取低聚物投加至步骤2)的液体I中，继续搅拌升温制得液体II；4)对步骤3)的液体II在60～70℃条件下高速分散，得到液体III；5)对所述液体III在45～50℃条件下先进行氮气置换，再抽真空脱挥，最后通入干燥空气至大气压，过滤处理即制得目标产物树脂。进一步地，所述步骤2)中反应温度为40～60℃。进一步地，步骤3)中升温反应温度大于60℃且小于等于70℃。并且优选步骤2)和步骤3)的搅拌速度为300～500r/min。优选的，步骤4)中向液体II中添加常规球磨剂，并采用高速分散机进行分散。该步骤可进一步细化树脂微观粒径，有效避免大颗粒引起的成型缺陷，从而保证打印成型率。进一步地，步骤5)中采用氮气纯度不低于99.99％的氮气置换不低于10次；该步骤有利于除去原料中的挥发份，减少迁移，同时可以改善耐折性。进一步地，步骤5)中过滤处理采用的滤网目数80～200目。本专利技术的有益效果主要体现在如下：本专利技术的树脂材料具备一定的柔性及打印硬度，打印后的成型件表干好，不易粘手，更重要的是耐反复对折。该树脂材料适宜打印鞋底、智能穿戴配件、医学仿真模型、橡胶垫圈等。具体实施方式本专利技术公开了一种软质光固化3D打印树脂材料的制备方法，其中，包括如下各质量份数的各原料组分：低聚物30～50份、单体40～60份、光引发剂0.1～6份和助剂0～4份，并且优选的，助剂份数并不包括零份；所述助剂包括UV色浆、流平剂、消泡剂、分散剂、紫外吸收剂、增感剂、阻聚剂和粉体填料的混合物；其中，助剂中的UV色浆为常用色浆，如型号：HostatintUVWhiteR、FoebeF3087、UJ349、UJ254等；流平剂为常用氟碳类流平剂，如型号：UNIQFLOW6097、聚醚硅氧烷共聚物Glide435、聚醚改性聚二甲基硅氧烷BYK-333等；消泡剂为常用有机硅消泡剂，如氟硅氧烷Airex931；分散剂为常用聚酰胺类分散剂，如TegoDispers685；紫外吸收剂为常用二苯甲酮类紫外吸收剂，如(2-羟基-4-甲氧苯基)苯基酮；增感剂为胺改性丙烯酸酯、硫醇或烷氧基蒽类；如四元硫醇KarenzMTPE1；同时，阻聚剂为苯多酚或苯醌。同时，所述粉体填料为有机粉体和/或无机粉体；其中，所述无机粉体包括气相二氧化硅、滑石粉或高岭土中的至少一种，所述有机粉体包括聚丙烯酸酯树脂或膨润土或石墨烯中的至少一种。所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯或有机硅丙烯酸酯中的至少一种。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软质光固化3D打印树脂材料，它由如下各质量份数的各原料组分制得：低聚物30～50份、单体40～60份、光引发剂0.1～6份和助剂0～4份，所述助剂包括UV色浆、流平剂、消泡剂、分散剂、紫外吸收剂、增感剂、阻聚剂和粉体填料的混合物；/n所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯或有机硅丙烯酸酯中的至少一种；/n所述单体包括丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、4-叔丁基环己基丙烯酸酯、N-(异丁氧基)甲基丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或丙氧化甘油三丙烯酸酯中的至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种软质光固化3D打印树脂材料，它由如下各质量份数的各原料组分制得：低聚物30～50份、单体40～60份、光引发剂0.1～6份和助剂0～4份，所述助剂包括UV色浆、流平剂、消泡剂、分散剂、紫外吸收剂、增感剂、阻聚剂和粉体填料的混合物；
所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯或有机硅丙烯酸酯中的至少一种；
所述单体包括丙烯酸月桂酯、丙烯酸异癸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、4-叔丁基环己基丙烯酸酯、N-(异丁氧基)甲基丙烯酰胺、丙烯酰吗啉、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、2-丙烯酸-2-[[(丁基氨基)-羰基]氧代]乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或丙氧化甘油三丙烯酸酯中的至少一种。


2.根据权利要求1所述软质光固化3D打印树脂材料，其特征在于，所述增感剂为胺改性丙烯酸酯、硫醇或烷氧基蒽类中一种。


3.根据权利要求1或2所述软质光固化3D打印树脂材料，其特征在于，所述粉体填料为有机粉体和/或无机粉体；所述无机粉体包括气相二氧化硅、滑石粉或高岭土中的至少一种，所述有机粉体包括聚丙烯酸酯树脂或膨润土或石墨烯中的至少一种。


4.根据权利要求1所述软质光固化3D打印树脂材料，其特征在于，所述光引发剂包括1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)异丙基硫杂蒽酮、2,4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或二种以上的混合物。


5.根据权利要求1或2或4所述软质光固化3D打印树脂材料，其特征在于，所述阻聚剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨义浒，徐建明，陈锐，华静，
申请(专利权)人：孝感市易生新材料有限公司，深圳光华伟业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42