[发明专利]一种3D打印双马来酰亚胺墨水及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种3D打印双马来酰亚胺墨水及其制备方法和应用，属于3D打印高性能树脂基材料领域。本发明将双马来酰亚胺与2,2'‑二烯丙基双酚A进行预聚反应，得到预聚体；将所述预聚体和活性稀释剂、光引发剂混合，得到3D打印双马来酰亚胺墨水。本发明制备的3D打印双马来酰亚胺墨水具有适合3D打印的流变性能，可打印性好，具有较高的打印精度，与传统双马来酰亚胺树脂具有相近的机械性能与耐热性能，具有打印复杂结构的能力，且打印成型件具有优异的力学性能和尺寸稳定性，能够广泛应用于航空航天等领域；本发明首次实现了双马来酰亚胺树脂的3D打印成型。

技术领域

本发明涉及3D打印高性能树脂基材料技术领域，特别涉及一种3D打印双马来酰亚胺墨水及其制备方法和应用。

背景技术

双马来酰亚胺树脂作为一种传统的高性能热固性树脂，具有许多优异的性能，如良好的湿热性能、优异的力学性能、高的玻璃化转变温度、较低的易燃性等。现有的双马来酰亚胺树脂制造工艺是通过在特定形状的模具中高温固化，以形成具有期望形状与高交联度的双马来酰亚胺树脂。但是由于其特定的加工工艺，所以到目前为止，双马来酰亚胺仍不适用于制造差异化、高精度复杂结构的构件，这极大限制了双马来酰亚胺的应用。

3D打印技术具有制造各种可定制、高精度复杂结构的能力，但是由于其对树脂打印材料的流变性能、光敏性等要求较高，导致很多传统高性能树脂仍不适用于3D打印技术。虽然研究人员已经开发了一些用于3D打印的工程材料，如环氧树脂、聚酰亚胺和聚醚醚酮等，但是都存在着打印精度较低、尺寸收缩率较大、机械性能差等诸多问题。目前双马来酰亚胺树脂并不能直接用于3D打印，并且没有以双马来酰亚胺树脂为基材的3D打印材料。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种3D打印双马来酰亚胺墨水及其制备方法和应用。本发明提供的3D打印双马来酰亚胺墨水打印精度高、尺寸收缩率低，且具有较高的力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种3D打印双马来酰亚胺墨水的制备方法，包括以下步骤：

(1)将双马来酰亚胺与2,2'-二烯丙基双酚A进行预聚反应，得到预聚体；

(2)将所述预聚体和活性稀释剂、光引发剂混合，得到3D打印双马来酰亚胺墨水。

优选的，所述双马来酰亚胺为N,N'-(4,4'-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺、N,N'-间苯撑双马来酰亚胺、N,N'-(1,4-亚苯基)双马来酰亚胺中的一种或几种。

优选的，所述双马来酰亚胺和2,2'-二烯丙基双酚A的质量比为100:(50～100)。

优选的，所述预聚反应的温度为130～160℃，时间为20～50min。

优选的，所述活性稀释剂为N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯、四氢呋喃丙烯酸酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种。

优选的，所述预聚体、活性稀释剂和光引发剂的质量比为100:(25～75):(1～5)。

优选的，所述步骤(2)中混合后还包括除泡；所述除泡的方式为超声、离心或真空处理。

本发明提供了所述的制备方法制备的3D打印双马来酰亚胺墨水。

本发明提供了上述方案所述的3D打印双马来酰亚胺墨水在3D打印中的应用，包括以下步骤：

将所述3D打印双马来酰亚胺墨水进行紫外光辅助直书写3D打印成型，得到预成型件；

将所述预成型件进行热固化处理，得到成型件。

优选的，所述热固化处理包括三个阶段，依次为第一阶段、第二阶段和第三阶段；