[发明专利]一种三维成型材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种三维成型材料及其制备方法和应用，该三维成型材料按照质量分数包括以下组分：单官能度聚氨酯低聚物5‑50％、单官能度单体35‑85％、多官能度化合物0‑30％、光引发剂0.5‑8％以及助剂0.2‑5％；其中，所述单官能度聚氨酯低聚物含有环状基团，且所述单官能度聚氨酯低聚物中氨酯键的密度为3.3mol/Kg以上。该三维成型材料不仅打印流畅性佳，更具有收缩率低、低翘曲、不易拱起的优势，能够达到大幅改善打印成型效率、降低打印成本的目的。

技术领域

本发明涉及一种材料，尤其涉及一种三维成型材料及其制备方法和应用，属于3D打印技术领域。

背景技术

三维成型技术又称为快速成型技术，或快速原型制造技术，或加式制造技术，其基本原理都是基于切片软件对3D模型进行切片，数据处理器将模型的切片数据转换成层打印数据，以3D喷墨打印为例，控制器根据层打印数据控制打印头喷射三维成型材料，控制固化装置对已喷射的成型材料进行辐射固化形成层，之后控制Z轴升降机构下降一个层厚的距离进行下一层的成型，并逐层叠加形成3D物体。三维成型材料根据三维成型过程中所起的作用分为模型材料和支撑材料。

3D喷墨打印过程中，对三维成型材料的光敏性、粘度、收缩率、层间附着力以及力学性能等有较高的要求，通常使用的三维成型材料的粘度过高从而经常导致三维成型材料难以流畅的从打印头喷孔喷出，甚至堵塞打印头喷孔损坏打印头。为了降低三维成型材料粘度，现有技术中通常在三维成型材料中添加大量的低粘度的光固化单体，然而在保证了打印流畅性的前提下，喷墨打印形成的层却容易发生起翘、拱起等不良现象，从而导致打印终止而需要重新进行打印，不仅降低了目标物体的成型效率，更提高了目标物体的打印成本。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种三维成型材料，该三维成型材料不仅打印流畅性佳，更具有不易拱起和翘曲的优势，能够达到大幅改善打印成型效率、降低打印成本的目的。

本发明还提供一种三维成型材料的制备方法，该方法能够安全高效的制备得到打印流畅性佳、低翘曲、不易拱起的三维成型材料。

本发明还提供一种三维物体，该三维物体以前述三维成型材料为原料打印得到，因此在外观寿命和使用寿命方面具有较大优势。

本发明第一方面是提供一种三维成型材料，按照质量数包括以下组分：

单官能度聚氨酯低聚物5-50％、单官能度单体35-85％、多官能度化合物0-30％、光引发剂0.5-8％以及助剂0.2-5％；其中，所述单官能度聚氨酯低聚物含有环状基团，且所述单官能度聚氨酯低聚物中氨酯键的密度为3.3mol/Kg以上。

上述单官能度单体是指具有一个能够发生缩合反应的官能团的单体，多官能度化合物是指具有至少两个能够发生缩合反应的官能团的化合物。

此外，本发明提及的数值范围中，“以上”、“以下”均指包括本数的范围。

本发明的单官能度聚氨酯低聚物是指具有一个能够发生缩合反应的官能团的分子量为600g/mol以下的聚氨酯低聚物，该单官能度聚氨酯低聚物中还包括环状基团且氨酯键的密度为3.3mol/Kg以上。具体地，本发明对环状基团不做过多限制，可以是任意个原子形成的环状基团，例如环戊基、苯基、1,4-环己二烯基、吡啶基、噻吩基等。此外，氨酯键的密度是指每千克单官能度聚氨酯低聚物中含有的氨酯键的物质的量，例如，某一单官能度聚氨酯低聚物X的分子量是500g/mol且单个分子结构中含有2个氨酯键，则每500g单官能度聚氨酯低聚物X中含有2mol氨酯键，则该单官能度聚氨酯低聚物X的氨酯键密度为4mol/Kg。