[发明专利]一种耐超低温3D打印用光敏树脂纳米复合材料及其制备

说明书

本发明公开了一种耐超低温3D打印用光敏树脂纳米复合材料及其制备。该复合材料包括100份的光敏树脂和1～100份纳米填料。所述光敏树脂包括：环氧树脂预聚物、环氧活性稀释剂、环氧丙烯酸酯、丙烯酸酯活性稀释剂、阳离子光引发剂、自由基光引发剂。本发明3D打印光敏树脂，在光固化后可以在超低温条件具有良好的力学性能，能够作为功能部件使用，拓展了3D打印技术在超低温工程中的应用，使样品有更加优异的力学性能。且该制备方法简单、适用性广、成本低廉，从而能够解决3D打印用光敏树脂在低温下力学性能较差的关键问题。

技术领域

本发明涉及一种激光光固化型3D打印机用纳米填料/光敏树脂纳米复合材料及其制备方法，尤其是一种通过纳米二氧化硅来制备在低温条件下具有高力学性能的激光光固化型3D打印用光敏树脂的方法，属于化工技术领域。

背景技术

快速成型技术，也称为3D打印技术，是一项诞生于20世纪80年代后期的制造技术，它集机械工程、计算机辅助设计、材料科学等多项技术于一身，可以快速地将计算机设计好的模型文件转变为实体。与传统的注塑成型技术和减材制造技术相比，快速成型技术具有较高的近些年，随着快速成型技术的发展，紫外光固化树脂作为一种重要的3D打印原材料，在工业界和学术界受到了广泛的关注。

在众多3D打印技术中，光固化成型技术依靠其较高的成型精度、高效的制作效率和较低的使用成本而出类拔萃。与传统的注塑成型法相比，光固化在制备工件的过程可以完全不受几何尺寸的限制，因此，光固化快速成型技术现阶段被广泛应用于建模、电子电器、生物医学和航空航天技术。

然而，如何将现有的紫外光固化树脂做为一种功能化材料进行使用还面临着诸多挑战。近些年，纳米复合材料的出现给提高材料的力学性能提供了新的思路。有文献报道，当往材料中添加适量的纳米级填料(其中包括碳纳米管、氧化石墨烯、纳米黏土、金属氧化物等)后，所制备的纳米复合材料的力学性能有明显地提升。虽然这些纳米复合材料已经经过了大量的研究，但以上研究都是基于常温常压的状态。

这几年随着航空航天技术，低温超导技术和大型低温工程技术的发展，作为一种常用的浸渍材料、粘接材料和纤维增强材料，环氧树脂正被广泛地用于以上低温应用领域中。在低温环境下，材料呈现出完全不一样的力学行为。许多研究人员通过对环氧树脂的化学结构改性来提高其在低温环境下的力学性能。而同样，在低温领域的应用中，通过引入纳米材料能够大幅度提高材料的机械性能。有报道指出，通过往聚合物基体中添加二氧化硅、蒙脱土、石墨烯纳米片和碳纳米管，无论在常温下还是在低温下，材料的力学性能都有明显地提升。该提升主要是因为无机纳米颗粒本身具有一定的刚性，同时，存在于无机纳米颗粒表面和聚合物之间的强有力的化学键也是提高材料力学性能的原因之一。

针对现有纳米填料改性光敏树脂在低温环境下所存在的强度不足，模量不足等问题，研发一种耐低温光敏材料及其制备方法，且制备方法简单、适用性广、成本低廉具有十分重要的应用价值和学术意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐超低温3D打印用光敏树脂纳米复合材料及其制备。且该制备方法简单、适用性广、成本低廉，从而能够解决3D打印用光敏树脂在低温下力学性能较差的关键问题。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种耐超低温3D打印用光敏树脂纳米复合材料，该复合材料包括100份的光敏树脂和1～100份纳米填料。

所述光敏树脂的制备原料包括：环氧树脂、环氧活性稀释剂、环氧丙烯酸酯、丙烯酸酯类活性稀释剂、阳离子光引发剂、自由基型光引发剂。优选的，环氧树脂30-50份，环氧活性稀释剂10-25份，环氧丙烯酸酯5-20份、丙烯酸酯类活性稀释剂10-20份、阳离子光引发剂1-10份、自由基型光引发剂1-10份。