[发明专利]一种光固化3D打印树脂材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光固化3D打印树脂材料及其制备方法，按重量份计，由以下原料制备：丙烯酸酯20‑50份、聚乙烯醇缩丁醛1‑10份、活性稀释剂30‑70份、自由基光引发剂1‑10份、助剂0.5‑5份。与现有技术相比，本发明通过预混的方式将PVB加入3D打印材料中，提高了光固化3D打印材料的拉伸强度和冲击强度，同时打印材料的体积收缩率降低，解决了底面积较大的打印件容易出现翘曲的问题，且由于PVB对金属具有良好的粘附力，使得打印件底层的曝光时间明显降低，提高了打印效率。因此，本发明制备的3D打印材料拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率较高，体积收缩率较小，适用于DLP型3D打印。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种光固化3D打印树脂材料及其制备方法。

背景技术

目前，以数字投影技术(DLP)为基础的3D打印技术正处于快速发展阶段。由于DLP型3D打印机的投影图像分辨率高，成型精度普遍高于传统激光扫描型打印机，而且单层固化时间短，从而在制作小尺寸精细工件时具有强大优势。

光固化技术具有成型速度快、材料利用率高等优点，但是材料固化生成的聚合物交联密度高，且DLP主要是自由基光固化体系，所以成型零件的脆性大、韧性差，不耐冲击和外力的作用，极容易在外力的作用下破碎，应用受到限制。目前国外DLP快速成形材料的发展正逐步向功能件过度，已经应用的主要有Envision TEC的ABS Flex M系列，该系列树脂性能类似于ABS，在硬度、强度、韧性方面都具有良好的性能，但价格昂贵，限制了其在我国的大规模使用。

在光固化技术的发展中，固化收缩的存在成为影响拓宽这一技术应用领域的难题。随着光固化交联网络的逐渐形成，反应前单体间的范德华作用力距离被尺寸相对较短的饱和共价键长所替代，造成固化收缩。光固化反应瞬时完成，由固化收缩造成的内应力难以得到释放，容易引起不可避免的材料缺陷和翘曲，影响固化材料的尺寸精度及表面状态，导致材料的使用性能和稳定性降低。

本发明人考虑，提供一种基于数字投影技术的光固化3D打印树脂材料及其制备方法，提高树脂材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度，降低打印件的收缩率，解决打印模型出现的翘曲问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种光固化3D打印树脂材料及其制备方法，该材料的拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率较高，体积收缩率较小，适用于DLP型3D打印。

有鉴于此，本发明提供了一种光固化3D打印树脂材料，按重量份计，由以下组分组成：丙烯酸酯20-50份、聚乙烯醇缩丁醛1-10份、活性稀释剂30-70份、自由基光引发剂1-10份、助剂0.5-5份。

优选的，所述丙烯酸酯为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的一种或几种。

优选的，所述活性稀释剂为丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯中的一种或几种。

优选的，所述自由基光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、2-苄基-2-二甲氨基-1-(吗啉苯基)丁酮-1、异丙基硫杂蒽酮中的一种或几种。

优选的，所述助剂为流平剂、消泡剂、消光剂、荧光增白剂中的一种或几种。

相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的光固化3D打印树脂材料的制备方法，按重量份计，包括以下步骤：将1-10份聚乙烯醇缩丁醛和30-70份活性稀释剂室温混合，加热至50-80℃，保温静置30-90min，然后在室温下高速搅拌30-60min，得到混合溶液；在所述混合溶液中加入20-50份丙烯酸酯、1-10份自由基光引发剂和0.5-5份助剂，高速搅拌60-90min，待分散均匀后超声震荡至消泡，得到光固化3D打印树脂材料。