[发明专利]一种光固化3D打印用光敏复合树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光固化3D打印用光敏复合树脂及其制备方法，所述的光固化3D打印用光敏复合树脂由一定配比的丙烯酸酯低聚物、环氧树脂、杂化单体、自由基光引发剂、阳离子光引发剂、二硫键和巯基改性的增强材料和流平剂制成，所述杂化单体为同时含有可自由基聚合的官能团和可阳离子聚合的官能团的单体；通过同一单体进行两种光固化方式的协同优势互补以及采用二硫键和巯基改性的增强材料，改善了光敏复合树脂固化过程中的翘曲、体积收缩的问题，起到增强增韧的作用，从而提高其力学性能。本发明所提供的光敏复合树脂可借助光固化3D打印机快速成型，三维器件力学性能优异，制备方法简单、原料易得、绿色环保、易于工业化。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种光固化3D打印用光敏复合树脂及其制备方法。

背景技术

3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料或液态光敏树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来制造三维器件的快速成型技术。光敏树脂是光固化3D打印技术发展的重要物质基础，但是光固化3D打印所用光敏树脂虽然其反应活性高、成型速度快，但打印器件仍存在固化收缩大，易翘曲变形，力学性能较差等问题。

为了解决3D打印器件力学强度差、打印器件仍存在固化收缩大，易翘曲变形的问题，现有一般可以利用光敏树脂与各种增强材料如纳米纤维素、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳纤维等复合制得光敏复合树脂，也可以利用自由基光固化和阳离子光固化这两种常用的光固化形式同时进行光固化，自由基光固化速度较快，但固化过程中易受氧阻聚干扰，产生内应力，导致体系体积收缩，翘曲现象；阳离子光固化的速度较慢，但体积收缩较小，混杂光固化体系有助于解决固化收缩大，易翘曲变形问题。

如中国专利CN104914675B公开了一种用于三维快速成型的含光敏性硅氧烷和超支化聚醚多元醇的光敏树脂组合物，其组分为含丙烯酸酯基的硅氧烷、含环氧基团可阳离子光固化的化合物、含不饱和键官能团可自由基光固化的化合物、光引发剂和增强材料等，采用了自由基光固化和阳离子光固化两种形式，但是自由基聚合和阳离子聚合独立进行，二者之间几乎没有化学键交联，固化过程中仍然会出现翘曲、体积收缩的问题；另外，增强材料在使用过程中还存在与树脂基体结合差等问题，所制得的光敏复合树脂的拉伸强度最高仅为60MPa，所制得的光敏复合树脂翘曲、体积收缩以及力学性能不好的问题还有待改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有光敏复合树脂翘曲、体积收缩以及力学性能不好的缺陷和不足，提供一种光固化3D打印用光敏复合树脂，通过引入同时含有可自由基聚合的官能团又含有可阳离子聚合的官能团的杂化单体，改善固化过程中的翘曲、体积收缩的问题，提高光敏复合树脂力学性能，以及在增强材料表面上接枝巯基和二硫键，改善增强材料与基材的界面粘结性能，并起到增强增韧的作用，有效提高光敏复合树脂的力学性能。

本发明的另一目的是提供一种光固化3D打印用光敏复合树脂的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种光固化3D打印用光敏复合树脂，包括如下按照质量份数计算的组分制成：

丙烯酸酯低聚物20～90份；

环氧树脂5～60份；

杂化单体15～40份；

自由基光引发剂1～5份；

阳离子光引发剂3～8份；

二硫键和巯基改性的增强材料0.5～30份；

流平剂0.1～1.5份；

所述杂化单体为同时含有可自由基聚合的能团和可阳离子聚合的官能团的单体。