[发明专利]一种光敏树脂组合物及其在三维打印中的应用

说明书

技术领域

本申请涉及一种光敏树脂组合物及其在三维打印中的应用，属于化工技术领域。

背景技术

三维(3Dimension，简写为3D)打印技术是一系列由数字化模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的快速成型技术的统称，其基本原理采用“分层制造、逐层叠加”的制造思想，区别于传统“减法”制造模式，是一种绿色智能化“加法”制造。

光固化3D打印技术具有成型速度快、打印精度高、表面质量好等优点，其本质是一种叠加型先进制造技术，主要原理是将所需成型的物体通过数字模型离散化，再通过材料的有序堆积制成所需的成型件。目前，光固化3D打印成型主要是激光立体光固化(Stereo lithography Appearance，简写为SLA)3D打印成型和数字光投影(Digital Light Procession，简写为DLP)3D打印成型。其中，SLA 3D打印成型主要采用355nm激光器，而其配套的光敏树脂是实现光固化3D打印的核心技术。

迄今为止，光固化3D打印用光敏树脂主要是以聚氨酯丙烯酸、环氧化合物及乙烯基醚等为主体的树脂，而可供选用的商业化光敏树脂的产品不下50种，如亨斯迈公司(Huntsman)的SL5530HT、DSM Somos 14120、DSM Somos 19120、SPR9000、SPR9100，3D系统公司(3D Systems)的Accura和Visijet系列等，但它们中的大部分为国外跨国公司所开发的，且价格昂贵。

然而，由于采用昂贵的355nm激光器，现有的SLA光固化3D打印机的价格昂贵。2013年，美国麻省理工人员创办的福姆莱布斯(音译自Formlabs)公司推出了一款高精度、低成本的405nm SLA光固化3D打印机。由于采用了405nm激光器和下入光反射等技术，使得原来昂贵的激光光固化3D打印机的价格大幅度下降，因而短时间内在全球范围内，特别是中国，获得了很大的市场。然而，其配套打印树脂在国内的售价在1000元/公斤以上、品种较少、力学性能较低及收缩率较大，因而在一定程度上限制了该3D打印技术的应用。

迄今，市场上超过90％的装机客户都是工业(商用)客户，民用客户(个人三维打印机客户、家庭三维打印机客户)的数量虽然在递增，但是装机量还是非常少。显然，这一新兴的405nm SLA 3D打印技术对3D打印在民用客户的普及和推广具有巨大的优势。基于此，国内3D打印领域掀起了对405nm SLA 3D打印技术的研发热潮，并已成功开发出多款405nm激光光固化3D打印机。此外，众多DLP型光固化3D打印机也有采用405nm光源。但是，现有的光固化3D打印机所用光敏树脂大多以聚氨酯丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯等丙烯酸树脂为主体树脂(李厚民.一种用于立体光刻成型的光敏树脂及其制备方法，CN 103246164A；刘尧文，杭海波，窦守文.一种光敏树脂及其制备方法，CN 104312141A)，进而存在价格昂贵、预聚体存在一定的毒性，或含有危害的化工原料等问题。因此，如何开发低成本、环保的405nm光固化3D打印机用光敏树脂是普及和推广405nm光固化3D打印技术在民用领域应用所亟待解决的关键课题之一。

发明内容

针对现有405nm光固化3D打印成型技术民用普及所存在的问题，本申请提供一种低成本、环保的光敏树脂组合物，该光敏树脂组合物成本低廉、适用性广，用于3D打印技术，有效地解决了不饱和聚酯树脂高粘接强度所带来的“粘料盘”和固化速度慢等难题，为3D打印技术的大规模应用奠定了基础。

所述光敏树脂组合物，其特征在于，所述组合物包括：

100重量份不饱和聚酯树脂；

0～500重量份丙烯酸酯类树脂，所述丙烯酸脂类树脂不包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类树脂；

0～500重量份环氧丙烯酸酯类树脂；

0～500重量份聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类树脂；

5～500重量份稀释剂；

0～10重量份消泡剂；

0～10重量份流平剂；

0～5重量份抗氧化剂；和

0.1～10重量份光引发剂。

优选地，丙烯酸酯类树脂在光敏树脂组合物中的重量份数下限选自但不限于20重量份、40重量份、50重量份、60重量份，上限选自但不限于500重量份、400重量份、200重量份、100重量份、80重量份。