本發(fā)明屬于光固化樹(shù)脂材料領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于3D打印的快速成型光固化樹(shù)脂材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
光固化樹(shù)脂性能優(yōu)越，該材料類似于傳統(tǒng)的工程塑料(包括ABS和PBT等)。它能被理想的應(yīng)用在汽車、醫(yī)療器械，日用電子產(chǎn)品的樣件制作，還被應(yīng)用到水流量分析，室溫硫化硅橡膠模型、可存放的概念模型、風(fēng)管測(cè)試、快速鑄造模型等方面。3D光固化樹(shù)脂對(duì)比于傳統(tǒng)熱塑性3D打印材料，具有打印時(shí)間短(是其1/20)，產(chǎn)品表面光滑無(wú)拉絲，質(zhì)地飽滿，產(chǎn)品表面細(xì)膩，可用于生物材料等諸多優(yōu)點(diǎn)。
光固化體系具有無(wú)污染、無(wú)毒性、無(wú)刺激和生產(chǎn)安全等優(yōu)點(diǎn)，是目前較為活躍的研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，己成為紫外光固化技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。3D打印也可稱為增材制造技術(shù)，3D打印的出現(xiàn)使制造復(fù)雜零件變得簡(jiǎn)單和快捷。目前，比較成熟的3D打印工藝主要有“熔絲沉積快速成型”，“紙疊層快速成型”，“選擇性激光燒結(jié)快速成型”和“立體光刻快速成型”。最早、最廣泛用于工業(yè)上的3D打印工藝是立體光刻快速成型，它是利用計(jì)算機(jī)控制紫外激光在光敏樹(shù)脂液面上按二維截面的形狀逐點(diǎn)掃描，使樹(shù)脂固化，固化后的樹(shù)脂便形成一個(gè)二維圖形，如此逐層掃描，固化，最終即可得到完整的三維實(shí)體(俗稱:零件)。零件質(zhì)量的好壞主要取決于光敏樹(shù)脂性能的好壞，開(kāi)發(fā)性能好的光敏樹(shù)脂是3D打印，立體打印快速成型技術(shù)研究熱點(diǎn)。以光敏樹(shù)脂為原料的立體快速成形3D打印技術(shù)，具有成本低、精度高、成型快等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于3D打印的快速成型光固化樹(shù)脂及其制備方法。解決了目前3D打印用DLP、SLA設(shè)備的耗材基本依靠進(jìn)口的現(xiàn)狀，進(jìn)一步解決了3D打印材料造價(jià)高的問(wèn)題，從而使得我國(guó)3D打印光固化樹(shù)脂不再依賴于進(jìn)口，具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。且制備方法簡(jiǎn)單，易操作，產(chǎn)率高。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，包括以下原料按重量份配比制成：聚合單體10-99份、潤(rùn)滑劑0.5-1份、固化助劑10-81份、光引發(fā)劑1-6份、阻聚劑0.1-0.5份。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述的聚合單體是環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和/或聚氨酯丙烯酸酯。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述的固化助劑為1-戊己-3-甲基咪唑高錸酸鹽、1-戊基-3-甲基咪唑醋酸鹽、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、三羥基甲丙烷三丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯中的一種或二種以上的組合。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述的固化助劑由1-戊己-3-甲基咪唑高錸酸鹽，1-戊基-3-甲基咪唑醋酸鹽，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和二縮三丙二醇二丙烯酸酯按重量份數(shù)比0.1-0.2：0.1-0.2：10-30：5-20：10-30的比例組成
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦中的一種或二種以上的組合。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述光引發(fā)劑由2,4,6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴ズ捅交p(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦按重量份數(shù)比1:1的比例組成。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硅酸酯、石蠟或硬脂酸的一種或二種以上。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，所述的阻聚劑為苯酚和/或?qū)籽趸椒印?/p>
一種所述3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料的制備方法，包括如下步驟：
1)將聚合單體加入反應(yīng)釜中，通入氮?dú)?，攪拌均勻，控制反?yīng)溫度50-80℃；
2)再向反應(yīng)釜中緩慢加入固化助劑和潤(rùn)滑劑，升溫至80-100℃，攪拌均勻；
3)然后向反應(yīng)釜中緩慢加入光引發(fā)劑和阻聚劑，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，得目標(biāo)產(chǎn)物。
所述的一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料在3D打印機(jī)中的應(yīng)用。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的3D打印快速成型光固化樹(shù)脂，制備工藝具有方法簡(jiǎn)單，易操作，產(chǎn)率高，對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決了3D打印快速成型光固化樹(shù)脂合成困難，產(chǎn)率低的問(wèn)題，而且進(jìn)一步解決了3D打印樹(shù)脂造價(jià)高、固化反應(yīng)不徹底的問(wèn)題，從而使得我國(guó)3D打印樹(shù)脂不再依賴于進(jìn)口，具有重大的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料，由以下原料按重量份配比制成：
上述的3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料的制備方法，包括如下步驟：
1)在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)及加料槽的反應(yīng)釜中，加入環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸酯，通入氮?dú)?，攪拌均勻，緩慢滴加聚乙二?400)二丙烯酸酯，控制反應(yīng)溫度50-80℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌；
2)緩慢加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，1-戊己-3-甲基咪唑高錸酸鹽，1-戊基-3-甲基咪唑醋酸鹽，硬脂酸鋅，升溫至80-100℃，攪拌均勻；
3)緩慢加入2,4,6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，對(duì)甲氧基苯酚，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，得目標(biāo)產(chǎn)物。
實(shí)施例1一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料
(一)由以下原料按重量份配比制成：環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂25份，聚氨酯丙烯酸酯20份，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯20份，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯15份，二縮三丙二醇二丙烯酸酯25份，硬脂酸鋅0.5份，1-戊己-3-甲基咪唑高錸酸鹽0.1份，2,4,6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?份，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦1份，對(duì)甲氧基苯酚0.2份。
(二)制備方法
1)在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)及加料槽的反應(yīng)釜中，加入環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸酯，通入氮?dú)?，攪拌均勻，緩慢滴加聚乙二?400)二丙烯酸酯，控制反應(yīng)溫度70℃，滴加完畢后繼續(xù)攪拌；
2)緩慢加入三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，二縮三丙二醇二丙烯酸酯，硬脂酸鋅，1-戊己-3-甲基咪唑高錸酸鹽，升溫至90℃，攪拌均勻；
3)緩慢加入2,4,6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦，對(duì)甲氧基苯酚，保持溫度，攪拌反應(yīng)0.5小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束，降溫，得目標(biāo)產(chǎn)物。
(三)檢測(cè)結(jié)果
產(chǎn)物為透明淡黃色粘稠液體，密度:1.08-1.13g/cm3，固化前沸點(diǎn):>100℃，固化前閃點(diǎn):>100℃，固化前粘度:700-950CPS(25℃)。
(四)應(yīng)用
將所制備的3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂注入打印機(jī)的液槽中，待其液面自然流平后，開(kāi)始打印操作即可。本樹(shù)脂打印出的產(chǎn)品，質(zhì)地飽滿，硬度較高，表面細(xì)膩、無(wú)拉絲現(xiàn)象，在打印結(jié)束后不會(huì)進(jìn)一步固化。
實(shí)施例2一種3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂材料
(一)由以下原料按重量份配比制成：環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂50份，聚氨酯丙烯酸酯10份，聚乙二醇(400)二丙烯酸酯30份，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯20份，二縮三丙二醇二丙烯酸酯30份，硬脂酸鋅0.5份，1-戊己-3-甲基咪唑高錸酸鹽0.2份，2,4,6-三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?份，苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦1份，對(duì)甲氧基苯酚0.3份。
(二)制備方法
同實(shí)施例1。
(三)檢測(cè)結(jié)果
產(chǎn)物為透明淡黃色粘稠液體，密度:1.08-1.13g/cm3，固化前沸點(diǎn):>100℃，固化前閃點(diǎn):>100℃，固化前粘度:760-1050CPS(25℃)。
(四)應(yīng)用
將所制備的3D打印用快速成型光固化樹(shù)脂注入打印機(jī)的液槽中，待其液面自然流平后，開(kāi)始打印操作即可。本樹(shù)脂打印出的產(chǎn)品，質(zhì)地飽滿，硬度較高，表面細(xì)膩、無(wú)拉絲現(xiàn)象，在打印結(jié)束后不會(huì)進(jìn)一步固化。