[发明专利]一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用，属于3D打印高性能树脂材料技术领域。本发明提供的3D打印氰酸酯墨水包括氰酸酯树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，活性稀释剂，光引发剂，交联剂和染料，本发明通过优化氰酸酯树脂、活性稀释剂、光引发剂、交联剂和染料的种类，使3D打印氰酸酯墨水具有较高的打印精密度。所得3D打印氰酸酯墨水经3D打印预成型，再经热固化处理，使得到的成型件具有高精度、优异的力学性能和耐热性能。实施例表明，本发明提供的3D打印氰酸酯墨水经光固化和热固化处理后所得成型件的拉伸强度达95MPa，玻璃化转变温度(T_g)高达191℃，初始分解温度(T_5％)高达338℃。

技术领域

本发明涉及3D打印高性能树脂材料技术领域，尤其涉及一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法和应用。

背景技术

高性能热固性树脂由于其优异的机械性能与耐热性能，被广泛用于航空航天、汽车工业等前沿领域。但是由于其较为苛刻的成型条件，所以实现热固性树脂的3D打印较为困难。近年来，采用先光固化成型再后处理实现热固性树脂3D打印的策略取得了较好的效果，例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂等，但仍然存在耐热性能不高、打印精度较低、力学性能差等诸多问题。所以，如何在保持热固性树脂原有性能的前提下实现其高精度3D打印变得尤为关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D打印氰酸酯墨水及其制备方法与应用。本发明提供的3D打印氰酸酯墨水具有的形成双网络交联结构的能力，具有较高的打印精度高，所得3D打印氰酸酯墨水经预固化和热固化处理后，所得成型件具有优异的耐热性能和力学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种3D打印氰酸酯墨水，包括以下组分：

氰酸酯树脂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，活性稀释剂，光引发剂，交联剂和染料；

所述氰酸酯树脂为双酚F氰酸酯、双酚M氰酸酯、双酚E型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯和双酚A型氰酸酯中的一种或几种；

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、4-丙烯酰吗啉、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯和甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或几种；

所述光引发剂为Irgacure 184、Darocur 1173、Irgacure 2959、Irgacure 369、Irgacure 907、Irgacure 651、Irgacure 250、Irgacure 819和Lucirin TPO中的一种或几种；

所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、双-季戊四醇六丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种；

所述染料为奥丽素黄190、奥丽素蓝755、奥丽素橙247和奥丽素棕322中的一种或几种。

优选地，所述氰酸酯树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比≥1。

优选地，所述氰酸酯树脂与活性稀释剂的质量比为60：(15～200)。

优选地，所述氰酸酯树脂和光引发剂的质量比为60：(0.2～1.0)。

优选地，所述交联剂与活性稀释剂的质量比为1：(0.1～50)。

优选地，所述光引发剂和染料的质量比为(0.1～20)：(0.01～1)。

本发明还提供了上述技术方案所述的3D打印氰酸酯墨水的制备方法，包括以下步骤：

将交联剂和活性稀释剂混合，得到第一溶液；

将所述第一溶液、光引发剂和染料混合，得到光固化基体树脂；