一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，包括按重量份计的以下组分：环氧丙烯酸酯40

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高性能涂料制备
，具体涉及一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光固化快速成型是近年来发展最为迅速的3D技术之一，拥有成本低、成型快、精度高等优点。SLA就是基于光固化原理实现的3D技术。3D打印使用光敏热固性液体材料，如丙烯酸酯树脂，在激光扫描的作用下固化。当激光点在液体丙烯酸酯树脂层上移动时，丙烯酸酯树脂通过光化学反应固化。在形成实心的横截面后，平台向下移动，另一层液体丙烯酸酯树脂覆盖在前一层的顶部，直到在液体内形成3D固化零件。该工艺可以制作形状相对复杂的零件，材料利用率和制作精度都非常高；但是也存在材料要求较高，制造成本高的问题。近年来，SLA技术迅速发展，在当前市场中已经有了较高的占有率，特别是本世纪以来，SLA技术在中国每年以超过20％的速度在递增，从而验证了前北美辐射协会主席Harbourne所说：“无处不存在辐射固化技术”。
[0003]SLA固化过程相比热固化具有很多吸引力的优点，它是一种新型的技术，主要优点是在较小的工作地点就可以有快速生产效率，较低的工艺成本，较高的化学稳定性，较高的尺寸稳定性，低能耗(如室温下操作)，环保(因为没有溶剂暴露)，是省能源、省资源、无公害、高效率的涂料新品种。其工艺与制造原型的形状无关，更适用于加工复杂曲面；且加工周期较短，成本低；集合了一系列的现代科学技术，能够实现设计制造一体化；应用广泛。
[0004]SLA光敏树脂是指在一定波长的光源照射下能立即发生聚合反应并固化的光敏树脂，一般由四类物质构成：低聚物、活性稀释剂、光引发剂和各种添加剂。光固化产品用的低聚物(Oligomer)(也称预聚物(Prepolymer)，原译为“齐聚物”，现在大多称之为低聚物)是光敏树脂最主要的组成部分，主要是具有各类不饱和双键或环氧基等可以进行光固化反应的基团，分子量较低且能进行游离基聚合的感光性树脂，主要有不饱和聚酯，环氧丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯，聚酯丙烯酸酯，聚醚丙烯酸酯，纯丙烯酸酯，有机硅低聚物等，是固化产品的主要结构骨架。树脂在受到光照的时候，光固化反应的基团在光引发剂的作用下，会打开并发生交联反应。在各组分中，它的性能是决定固化后材料性能的主要因素。环氧丙烯酸酯是目前应用最广泛、用量最大的光固化低聚物其中，以双酚A型EA最为常用，具有成本低、固化速度快等优点，并且固化后其固化膜有很高的硬度和优异的耐化学性，使其成为许多应用产品的最佳选择。
[0005]但是，3D打印设备和所用材料几乎都被国外垄断，并且都是配套出售的，价格昂贵。国内虽然也研发了几种3D打印设备和光敏树脂，并且价格便宜，但是设备的精度和光敏树脂的性能都比较差，其中，韧性是材料固化后的主要问题之一。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术公开了一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料及其制备方法，制得的光固化材料具有高耐候、高韧性、低成本、成型精度高、快速成型的特点。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，包括按重量份计的以下组分：环氧丙烯酸酯40
‑
50份，活性稀释剂30
‑
40份，超支化聚酯丙烯酸酯5
‑
20份，光引发剂2
‑
4份，光稳定剂1
‑
2份，紫外线吸收剂1
‑
3份，抗氧剂0.5
‑
1份。
[0009]进一步地，所述环氧丙烯酸酯为双酚A型二丙烯酸酯，所述双酚A型二丙烯酸酯的粘度为65000
‑
85000cp，密度为1.21g/cm3。
[0010]进一步地，所述活性稀释剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、聚丙二醇(700)二丙烯酸酯中的一种或者多种。
[0011]进一步地，所述超支化聚酯丙烯酸酯的丙烯酸双键数为16个，粘度为200
‑
400cp，密度为1.1299g/cm3。
[0012]进一步地，所述光引发剂包括按重量份计的以下组分：2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮75份、双(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦25份。
[0013]进一步地，所述光稳定剂为液体受阻胺类光稳定剂。
[0014]进一步地，所述光稳定剂为HALS
‑
292、HALS
‑
123中的一种或多种。
[0015]进一步地，所述紫外线吸收剂为液体苯并三唑类紫外线吸收剂UV
‑
1130、液体三嗪类紫外线吸收剂UV
‑
400中的一种或多种。
[0016]进一步地，所述抗氧剂为活性液态受阻酚抗氧剂AO
‑
1135。
[0017]本专利技术还提供一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)先将低聚物环氧丙烯酸酯在真空干燥箱内60℃下烘30min；
[0019](2)按重量份称取步骤(1)处理后的环氧丙烯酸酯、一半活性稀释剂，在40℃下搅拌至均匀透明的淡黄色液体，得到混合液A；
[0020](3)按重量份称取超支化聚酯丙烯酸酯、光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧剂和另一半活性稀释剂，搅拌混合均匀，得到混合液B；
[0021](4)将混合液A与混合液B按1：1重量比称取，搅拌混合5min，得到混合液C；
[0022](5)在避光环境中，按重量份将光引发剂加入步骤(4)的混合液C中，混合均匀后，在避光环境中进行脱泡，得到高耐候高韧性的光固化材料。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0024]本专利技术提供的用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，在可见光波段的光照条件下快速固化，且该配方可以利用超支化聚酯丙烯酸酯的树状分子结构形成的三维支化结构提高光固化产品的韧性；同时添加了液体光稳定剂、紫外线吸收剂、抗氧剂保证了光固化产品的高耐候性，其中抗氧剂提升了材料的加工稳定性，可以防止分子结构的降解，光稳定剂和紫外线吸收剂由于有不同的防老化机理，因此复配添加后有优良的协同作用；超支化聚酯丙烯酸酯和耐候助剂互相之间不会有影响，同时添加超支化聚酯丙烯酸酯和耐候助剂后能够同时提高光固化产品的韧性和抗老化性能，本专利技术高耐候高韧性光固化材料的制
备方法各组分均由低粘度的活性稀释剂充分溶解/分散后再共混，这样可以保证产品各个组分都可以在混合液中充分分散，有利于光固化材料中各组分的混合均匀性，制备方法中，先将环氧丙烯酸酯进行干燥，避免低聚物的凝结，防止固化产品中有缺陷而影响产品的外观和性能。
附图说明
[0025本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，其特征在于，包括按重量份计的以下组分：环氧丙烯酸酯40
‑
50份，活性稀释剂30
‑
40份，超支化聚酯丙烯酸酯5
‑
20份，光引发剂2
‑
5份，光稳定剂1
‑
2份，紫外线吸收剂1
‑
3份，抗氧剂0.5
‑
1份。2.根据权利要求1所述的用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，其特征在于，所述环氧丙烯酸酯为双酚A型二丙烯酸酯，所述双酚A型二丙烯酸酯的粘度为65000
‑
85000cp，密度为1.21g/cm3。3.根据权利要求1所述的用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，其特征在于，所述活性稀释剂为二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、聚丙二醇(700)二丙烯酸酯中的一种或者多种。4.根据权利要求1所述的用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，其特征在于，所述超支化聚酯丙烯酸酯的丙烯酸双键数为16个，粘度为200
‑
400cp，密度为1.1299g/cm3。5.根据权利要求1所述的用于激光3D打印的高耐候高韧性光固化材料，其特征在于，所述光引发剂包括按重量份计的以下组分：2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮75份、双(2,4,6
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：房超，张强，周慧敏，谢胜利，
申请(专利权)人：宿迁联宏新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：