[发明专利]一种含有固体橡胶的3D打印光敏树脂材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印光敏树脂材料的技术领域，具体涉及一种含有固体橡胶的3D打印光敏树脂材料及制备方法。

背景技术

3D打印技术，又称为快速成型制造、增材制造技术，近两年，3D打印屡屡见于各大新闻报道。然而，3D打印的概念并不是刚刚兴起，其核心制造思想最早起源于19世纪末的美国，到20世纪80年代后期3D打印技术得到发展并被广泛熟知。快速成型制造技术之所以能在短时间内迅速风靡，甚至被誉为“第三次工业革命”，其主要是以“更快”、“更精”、“更省”、“更适合工业化生产”完胜现有的工业化生产方式。尽管如此，它仍有不完善之处，目前大部分技术还处于理念和探索阶段，一般的企业并不能承受起能够产业化的高端设备和产品，这些因素都在很大程度上限制了增材制造技术的大规模普及应用。就我们目前所使用的光固化材料而言，多数都是从国外进口，价格昂贵，产品性能却是差强人意，脆性大、且老化黄变现象严重，加工性能有待进一步提高。因此，本发明从紫外激光固化快速成型用光敏树脂着手，主要针对其脆性过大、韧性不佳进行改善，以确保综合性能优异、并显著降低成本为目的，研究出一种能够满足基本工业化需求的产品。

在此之前，相关科研工作者也做出了很多努力，如张琳琳等以一种长链双酚A型环氧树脂为原料合成了双酚A型环氧丙烯酸酯固体填料，将合成产物磨碎后加入混杂型光敏树脂中，可以提高混杂型光敏树脂的韧性，实验证明还可以有效的降低其固化收缩率；刘丹丹，王欣等选用4种环氧树脂与丙烯酸制备了快速成型光固化树脂的预聚物，探讨了反应温度及催化剂对反应速率的影响，并以自制的预聚物、光引发剂、稀释剂等为组分制备了一系列快速成型光固化树脂，并投入生产；段玉刚，王学让等针对因树脂收缩而引起的零件变形问题，制备研究了一种低翘曲混杂型光敏树脂，使制作精度达到了0.2％。

通过查阅文献发现，目前针对韧性的研究报道并不多，本发明另辟蹊径，利用分子设计理念，以天然橡胶为母体进行改性，发挥天然橡胶独有的韧性作用，以达到最终目的。

发明内容

解决的技术问题：发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种含有固体橡胶的3D打印光敏树脂材料。

技术方案：为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含有固体橡胶的3D打印光敏树脂材料，按质量百分比计由组分：固体橡胶为1-20％；丙烯酸类树脂为30-80％；稀释剂为10-40％；引发剂为1-5％；促进剂为1-5％组成。

所述固体橡胶结构式如下：

所述丙烯酸类树脂由羟基丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯树脂和环氧丙烯酸酯树脂组成，所述羟基丙烯酸树脂：聚氨酯丙烯酸酯树脂：环氧丙烯酸酯树脂＝1：(0.5-2.5)：(0.5-4.5)，其分子量为1000-10000。

所述稀释剂为乙烯基三甲氧基硅烷、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、苯乙烯、丙烯酸异冰片酯或三乙二醇二甲基丙烯酸酯。

所述引发剂为UV-184、UV-369、UV-1173、UV-651或UV-819。

所述促进剂为N,N-二甲基苯胺。

为达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：

一种含有固体橡胶的3D打印光敏树脂材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)固体橡胶的制备：天然橡胶塑炼，以甲苯为溶剂，马来酸酐为接枝单体，所述天然橡胶：马来酸酐＝(1.5-2.5)：1，温度为70-90℃，反应2h得到接枝产物NR-g-MAH；然后以三乙烯二胺为引发剂，与甲基丙烯酸羟乙酯反应，按质量比，所述甲基丙烯酸羟乙酯：天然橡胶：三乙烯二胺＝1：1：(0.01-0.1)，得到最终产物NR-MAH-HEMA；再利用丙酮分离，得到凝胶状物质，60-80℃温度下干燥1-2d取出；索氏提取器抽提12-48h，60-80℃温度下干燥1-2d待用；液氮冷冻、研磨机磨碎，得到固体橡胶，大小为300目。

(2)按上述质量百分比称取各原料放入搅拌机搅拌，设置搅拌速度为500r/min，时间为0.5h，静置无气泡后涂覆在经过表面处理的铁片上，放置于光固化机中进行固化，涂覆厚度为1-5μm，光固化波长为300-400nm，固化时间为60s。

有益效果：本发明与现有技术相比所具有的优点和有益效果如下：