[发明专利]一种用于3D打印的硅橡胶材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于3D打印高分子橡胶材料技术领域，特别涉及一种用于3D打印的硅橡胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

硅橡胶(Silicone rubber)，即直链状、高分子量的聚硅氧烷，其分子量一般超过1.5×10⁵。硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组成(-Si-O-Si-)，因Si-O键的键能(422kJ/mol)高于C-C键(240kJ/mol)使其具有良好的耐高低温性、电绝缘性、耐光老化性、耐氧老化性、防霉性和化学稳定性，因而在很多领域如航空航天、化工、农业、医疗卫生和电子电器工业等得到广泛应用。

硅橡胶无毒无味，具有良好的生物相容性以及经实际验证在各种体内、外应用中的生物稳定性。硅橡胶最初应用于注射器、导尿管﹑引流﹑分流管的涂层，现在在医疗器械上的应用已经日益成熟和多元化。目前的应用包括多种生命维持和改善的植入物，以及眼科、伤口护理和药物载体。

硅橡胶作为典型的医用高分子材料中的一员，其化学性能、物理机械性能及生物安全性已在约50年的医疗卫生领域应用中得到了验证。液体硅橡胶(尤其是加成型液体硅橡胶)作为硅橡胶中的一个部分，同样在医疗卫生、人体美容、保健及食品领域发挥着作用。利用液体硅橡胶的线收缩率低(0.3％)、弹性好、在口腔中固化快、塑性变形小的特点，可将其用作牙科印模材料。利用液体硅橡胶对不同气体具有不同渗透率的特点，可用其制成人工腮和人工肺。

硅橡胶的改性方法主要是物理改性和化学改性：前者物理改性，即共混改性或填充改性；后者化学改性，通过化学接枝、共聚等方法达到改性的目的。

共混改性有利于弥补单一组分的不足，填充改性能在某种程度上提高聚合物的力学性能、降低原材料成本或赋予材料新的功能，共混改性和填充改性都具有方法简单、灵活的优点，例如：与聚氨酯橡胶(PUR)的共混能明显提高耐热性；与氟橡胶(FPM)的共混可改善体系的耐寒性和加工性能。纳米填料改性因纳米粒子具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而表现出许多特殊性质，在催化、光吸收、磁介质及新材料等领域具有良好的发展前景，在对高分子材料改性方面也具有很大的发展空间；白炭黑填充改性因气相白炭黑为纯度非常高的无定形二氧化硅，粒径为4～10nm(大多数为10～30nm)，密度极小，其在极薄层状时呈淡蓝色透明粒子，主要用于补强硅橡胶；矿物微粉填料改性既可降低制品的成本，又可提高矿物微粉的附加值。

目前生产硅胶制品还停留在只能采用传统模具工艺方式，将硅橡胶填入到模具里面，使用模压的工艺，给予一定的温度、压力和时间，从而制得需要的各种制品。其缺点是对模具的技术要求高、成本高、加工周期长、生产效率低、后续保养麻烦等缺点，无法生产一些结构精密、精密度高的硅橡胶制品。

本发明侧重于制备一种特定液体硅橡胶，其需满足在常温下具有一定的流动性和较低的粘度、固化速率快、固化收缩率小、湿态强度高、膨胀小且无毒，将其改性后具有光固化行为，并且光固化后的产品具有优异的耐高低温性、疏水性、电绝缘性、稳定的生理与化学惰性。常用的具有光敏性的液体有机材料(光敏树脂)虽能达到基本的3D打印需求，但用于医学领域必须要求材料固化后具有一定的弹性、稳定的华学惰性和抗老化性，普通的液体硅橡胶又无法达到3D打印所需粘度参数以及产品的质量无法保证。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种用于3D打印的硅橡胶材料。

本发明另一目的在于提供一种上述用于3D打印的硅橡胶材料的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述用于3D打印的硅橡胶材料在制备医用产品领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种用于3D打印的硅橡胶材料，其由包括以下质量份的组分组成：硅橡胶100份，改性有机材料15～45份，光引发剂1～5份，催化剂1～5份，溶剂30～60份，水4～10份，其他助剂0～5份。

更优选为由包括以下质量份的组分组成：硅橡胶100份，改性有机材料30份，光引发剂1～5份，催化剂3份，溶剂45，水8份，其他助剂0～5份。

所述的硅橡胶优选为α,ω-二羟基聚硅氧烷(DX-107硅橡胶)，粘度优选为1～30Pa.s。

所述的改性有机材料可包括但不限于甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)等离子型单体、八甲基环四硅氧烷(D4)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)等，优选为DMC。