[发明专利]一种光固化3D打印水凝胶用光敏树脂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于制备光固化3D打印水凝胶的光敏树脂，其原料中各组分的质量份数为：水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯乳液60～80份，水性光固化单体5～20份，盐5～20份，光引发剂0.5～2份和光吸收剂0.01～0.05份；

所述水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯乳液，其先由二异氰酸酯与羟基封端的多元醇及带亲水性基团的二元醇反应得到异氰酸酯基封端的预聚物，然后与含羟基的（甲基）丙烯酸酯反应制备得到聚氨酯（甲基）丙烯酸酯树脂，再经过去离子水乳化制备得到水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯乳液；

所述的水性光固化单体选自丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮的至少一种；

所述的盐选自氯化钠、氯化钾、氯化锂中的至少一种；

所述的光引发剂选自(2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基硫杂蒽酮的至少一种；

所述的光吸收剂选自紫外光吸收剂UV-327、苏丹红I、紫外光吸收剂UV-P、罗丹明B、荧光增白剂OB的至少一种；

所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；

所述羟基封端的多元醇选自聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃多元醇中的至少一种；

所述的带亲水性基团的二元醇选自2，2 -二羟甲基丙酸，N-甲基二乙醇胺中的一种；

所述的含羟基的（甲基）丙烯酸酯选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种；

所述聚醚多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇中的至少一种；

所述聚酯多元醇选自聚己内酯二醇，聚乳酸二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇中的至少一种；

所述聚烯烃多元醇选自聚丁二烯二醇；

所述羟基封端的多元醇数均分子量为1000～10000 g/mol；

所述光固化3D打印为数字光处理光固化3D打印。

2.根据权利要求1 所述的光敏树脂，其特征在于：所述水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯乳液按照包括如下步骤的方法制备得到：

S1：在催化剂存在下，使二异氰酸酯与羟基封端的多元醇、带亲水性基团的二元醇和有机溶剂混合，发生缩聚反应得到异氰酸酯基封端的聚氨酯类树脂；

S2：将上述制备的异氰酸酯基封端的聚氨酯类树脂与含羟基的（甲基）丙烯酸酯反应，期间加入阻聚剂，得到水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯；

S3：向上述制备的水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯中加入中和剂，然后在强烈搅拌的条件下逐渐加入去离子水，得到固含量为15-30%的水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯乳液。

3.根据权利要求2所述的光敏树脂，其特征在于：所述的催化剂为叔胺类或有机金属类催化剂；

所述有机溶剂选自丙酮、四氢呋喃中的至少一种；

所述阻聚剂选自对苯二酚、对甲氧基苯酚中的至少一种；

当带亲水性基团的二元醇为2，2-二羟甲基丙酸时，所述中和剂选自三乙胺、氨水、尿素中的至少一种；当带亲水性基团的二元醇为N-甲基二乙醇胺时，所述中和剂选自甲酸、乙酸、盐酸的至少一种；

所述步骤S1中，所述催化剂的用量为200-600 ppm；所述缩聚反应的反应温度为50～100℃，反应时间1～12 h；

所述步骤S2中，所述阻聚剂的用量为50 ～1000 ppm；所述反应的反应温度为50～100℃，反应时间1～12 h；

所述二异氰酸酯、羟基封端的多元醇、带亲水性基团的二元醇、含羟基的（甲基）丙烯酸酯的摩尔比为1：（0.3-0.8）：（0.3-0.5）：（0.4-0.6）；

所述步骤S3中，所述的强烈搅拌条件为400～3000 r/min。

4.权利要求1-3中任一项所述光敏树脂的制备方法，包括下述步骤：按照比例称取所述水性聚氨酯（甲基）丙烯酸酯乳液、水性光固化单体、盐、光引发剂和光吸收剂，倒入搅拌器中，在避光的条件下低速搅拌混匀即得。