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CN106866873A - 一种用于3d打印机的光固化树脂及其制备方法 - Google Patents

一种用于3d打印机的光固化树脂及其制备方法 Download PDF

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    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印机的光固化树脂及其制备方法，光固化树脂是由下列以重量份计的组分制备而成：85‑95份稀释单体，5‑10份交联剂，0.1‑1份流平剂，3‑5份低聚物，3‑10份光引发剂。本发明的光固化树脂提高打印物体的精度的同时，减少成型物体固化后缩小比例，从而提高了工作效率。本发明的另一目的在于提供一种用于3D打印机光固化树脂的制备方法。

Description

一种用于3D打印机的光固化树脂及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印机的光固化树脂及其制备方法。
背景技术
3D打印技术又称三维打印技术，是指通过可以“打印”出真实物体的3D打印机，采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
3D打印技术发展的核心不在于打印，而是在于材料技术的制约，只有新材料技术发展，3D打印技术才能进一步实用化，目前3D打印机已经用来制作模具、人体骨骼等，当然也可以用来打印相对简单的生活用品。目前的耗材总体分为几类：粉末类耗材，用于激光烧结成型；光敏类耗材，用于光固化成型；熔融丝料类耗材，用于熔融堆积成型；还有纸张耗材、喷塑耗材等。
现有的光敏树脂类耗材在3D打印中，存在打印物体固化后收缩体积缩小的问题，尤其在失蜡铸造领域的应用中，严重得影响了铸件的精度，为物体的后期加工增加了难度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于3D打印机的光固化树脂，该光固化树脂提高打印物体的精度的同时，减少成型物体固化后缩小比例，从而提高了工作效率。
本发明的另一目的在于提供一种用于3D打印机光固化树脂的制备方法，以获得一种打印精确度高固化后缩小率小的3D打印机用光敏树脂。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
优选地，所述稀释单体为丙烯酸异冰片酯、乙氧基化丙烯酸氧苯酯、三环葵基二甲醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-已二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或两种以上。
优选地，所述交联剂为丙烯酸十八酯、三丙二醇二丙稀酸酯中的一种或两种。
优选地，所述流平剂为流平剂BYK-307、流平剂BYK-333、流平剂BYK-306中的一种或两种以上。
优选地，所述低聚物为聚酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯中的一种或两种。
优选地，所述光引发剂为光引发剂1819、光引发剂TPO、光引发剂EPD、光引发剂CQ中的一种或两种以上。
优选地，用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
优选地，用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
一种用于3D打印机的光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：按配比将稀释单体、交联剂、低聚物放入反应釜，搅拌，升温至35-40℃，依次缓慢加入流平剂、光引发剂，继续控制温度在35-40℃，常压下搅拌10-14h，反应完毕，冷却至常温，然后过滤包装出料，得到光固化树脂。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的光固化树脂的分子量控制在500以下，在此范围内有利于每层固化树脂的均匀，保证每层的厚度平均，提高打印物体的精度的同时，减少成型物体固化后缩小比例，从而提高了工作效率；
2、本发明的组分中的低聚物，是光固化产品中比例最大的组分之一，和稀释单体占到整个配方质量的90％以上；它是光固化配方的基体树脂，构成固化产品的基本骨架，即固化后产品的基本性能(硬度、柔韧性、附着力、光学性能、耐老化等)主要由低聚物决定，光固化产品中的树脂低聚物相对分子质量一般比较低，大多为几百至几千，如果相对分子质量过大，黏度太高，不利于调配和施工，涂层性能也不易控制；同时，低聚物一般应具有在光照条件下即可进一步反应或聚合的基团，如C＝C双键、环氧基团等，低聚物的合成与选择是紫外光固化配方设计中重要的一环，在紫外光固化领域，主要是开发低黏度、高速固化、有特殊功能的低聚物，其中低黏度是为了减少配方中有刺激性的稀释单体的用量；
3、本发明的环氧丙烯酸酯经过改性可以显著降低制品收缩率；稀释单体同样能够促进制品收缩率的降低。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
一种用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
稀释单体为丙烯酸异冰片酯、乙氧基化丙烯酸氧苯酯、三环葵基二甲醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-已二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或两种以上。
交联剂为丙烯酸十八酯、三丙二醇二丙稀酸酯中的一种或两种。
流平剂为流平剂BYK-307、流平剂BYK-333、流平剂BYK-306中的一种或两种以上。
低聚物为聚酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯中的一种或两种；聚酯丙烯酸酯为双键化工生产的型号是2015的高官能度聚酯丙烯酸酯，改性环氧丙烯酸酯为长兴公司生产的型号是DR-911的改性环氧丙烯酸酯。
光引发剂为光引发剂1819、光引发剂TPO、光引发剂EPD、光引发剂CQ中的一种或两种以上；光引发剂1819为双键化工生产的型号为1819的光引发剂。
实施例1
一种用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
实施例2
一种用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
实施例3
一种用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
实施例4
一种用于3D打印机的光固化树脂，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
实施例1-4的用于3D打印机的光固化树脂的制备方法，均采用以下步骤：按配比将稀释单体、交联剂、低聚物放入反应釜，搅拌，升温至35-40℃，依次缓慢加入流平剂、光引发剂，继续控制温度在35-40℃，常压下搅拌10-14h，反应完毕，冷却至常温，然后过滤包装出料，得到光固化树脂。
对比例
另外，本发明还设置对比例，以专利CN201410620653.X中实施例2中光敏树脂材料的配方及制备方法获得的一种3D打印光敏树脂为对比例(表中称为Q1)。
性能检测
将本发明实施例1-4(表中称为L1-4)的光固化树脂以及对比例中的光敏树脂使用同一台omagicjetDLP-3D打印机，结合CAD软件STL文件打印出半径为2厘米的空心圆球物件，固化后测量物体XYZ3轴尺寸得出体积，与数据文件尺寸对比，具体如下表：
表1 实施例1-4、对比例数据对比
由表1的结果可见，实施例1-4的光固化树脂打印出的物件的误差比例远小于对比例的光敏树脂的误差，这说明采用本发明的光固化树脂打印物体精度明显提高，而且实施例1-4中，实施例1为最优实施例。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
2.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，所述稀释单体为丙烯酸异冰片酯、乙氧基化丙烯酸氧苯酯、三环葵基二甲醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-已二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，所述交联剂为丙烯酸十八酯、三丙二醇二丙稀酸酯中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，所述流平剂为流平剂BYK-307、流平剂BYK-333、流平剂BYK-306中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，所述低聚物为聚酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂1819、光引发剂TPO、光引发剂EPD、光引发剂CQ中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
8.根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂，其特征在于，其是由下列以重量份计的组分制备而成：
9.一种根据权利要求1所述的用于3D打印机的光固化树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比将稀释单体、交联剂、低聚物放入反应釜，搅拌，升温至35-40℃，依次缓慢加入流平剂、光引发剂，继续控制温度在35-40℃，常压下搅拌10-14h，反应完毕，冷却至常温，然后过滤包装出料，得到光固化树脂。
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