[发明专利]一种用于4D打印的光敏树脂制备、成形及驱动方法

说明书

本发明属于聚合物4D打印领域，并公开了一种用于4D打印的光敏树脂制备、成形及驱动方法。所述制备方法包括S11首先向单官能度丙烯酸酯单体中加入多官能度丙烯酸酯交联剂，再加入光引发剂，得到混合物；S12将所述混合物进行超声处理，直至形成无色透明的液体，得到可供SLA或者DLP技术打印的光敏树脂。本发明还提供了相应光敏树脂成形及驱动的方法。本发明通过采用自由基型光敏树脂体系以提高光固化速率，采用含单官能度和含多官能度的丙烯酸酯体系得到的光敏树脂适合于SLA或DLP技术成形，成形件中含有SMP中的硬段和软段，呈现出良好的形状记忆性能，由此形成的热固性网络还具有优良的热性能、机械性能。

技术领域

本发明属于聚合物4D打印技术领域，更具体地，涉及一种用于4D打印的光敏树脂制备、成形及驱动方法。

背景技术

智能材料是一种能够感知外部刺激，能够判断并自主改变自身结构和功能的新型功能材料，其具备传感功能、反馈功能、响应功能、驱动功能。当智能材料应用到增材制造即3D打印技术中，便为3D打印引入了“时间”这一新的维度，即所谓刚刚兴起的4D打印技术。智能材料的3D打印成形件能够在外界的刺激(如温度、光照、电场、磁场和湿度等)下随着时间的推移发生形状、性能或功能的自我变化，这是一种极具颠覆性的制造技术。4D打印的产品不再是静止的，而是能够发生动态变化的。4D打印技术将改变传统的电机驱动、机械传动方式，不再需要复杂的机电设备和传动装置，只需要施加外部刺激便可实现我们需要的驱动和变形。4D打印技术是3D打印技术和智能材料相结合形成的产物，其必然同时具备3D打印技术和智能材料的优点，使低成本、高效率、智能化的复杂结构的制造成为现实，对4D打印的深入研究对推动3D打印技术和智能材料的发展均具有重要的理论和现实意义。

目前，研发可供4D打印的智能材料成为4D打印技术研究的热点。形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer,SMP)是一种有代表性的刺激-响应型聚合物，属于智能材料的一种，它能够在上述外界的刺激下从临时形状回复到初始形状，其具体的形状回复原理为：将已赋形的SMP升高至玻璃化温度(Glass Transition Temperature,Tg)以上，此时聚合物内部分子链的运动较为活跃，材料为易发生形变的高弹态；在弹性限度内施加外力使SMP发生形变得到临时形状，然后保持外力将温度降至Tg以下，此时SMP为玻璃态，分子链的运动被冻结，宏观上表现为形变被“固定”住；当温度再上升至Tg以上时，由于分子链重新活跃起来，则形变回复，就好像SMP记住了原始形状。现有技术中，提供了用于熔融沉积成形(FusedDeposition Modelling,FDM)的SMP技术，是热塑性的聚合物线材，相较于热固性SMP，各方面的性能(热性能、机械性能、形状记忆性能)均较低。

因此，研发性能优异的热固性SMP成为智能材料一个重要的研发趋势，采用紫外光固化技术(Stereolighography Apparatus,SLA)成形形状记忆光敏树脂是制备热固性SMP的重要手段。现有技术提供了一种具有低温形状记忆效应的环氧树脂材料、组合物及其制备方法实现了材料在低温(-12℃～20℃)下的热响应温度的调节。然而，环氧树脂体系的光敏树脂为阳离子固化体系，相较于自由基固化体系，其固化速率较低。由此可见，获得固化速率快，热性能、机械性能、形状记忆性能好并能适用于光固化技术的SMP具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，提供了一种用于4D打印的光敏树脂制备、成形及驱动方法，其通过采用自由基型光敏树脂体系，提高了光固化的速率，采用既含单官能度又含多官能度的丙烯酸酯体系制备的光敏树脂，经光固化后得到的交联结构中含有形状记忆聚合物中常见的硬段和软段，由此形成的热固性网络具有优良的热性能、机械性能和形状记忆性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于4D打印的光敏树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11向单官能度丙烯酸酯单体中加入多官能度丙烯酸酯交联剂，然后再加入光引发剂，得到混合物；