[发明专利]一种用于光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物及其制备方法

说明书

本申请公开了一种用于光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物及其制备方法。所述组合物包括如下百分比含量的原料：丙烯酸基封端的柔性聚氨酯预聚体20~60%，聚氨酯丙烯酸酯类树脂20~60%，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯类树脂20~50%，活性稀释剂20~50%，光引发剂1.0~5.0%，消泡剂：0.1~1.0%，流平剂0.1~1.0%，抗氧化剂0.1~1.0%。该光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物具有较高的反应活性，可用于常规的SLA、DLP等桌面级3D打印装备，打印出的制品耐磨性好、收缩率小、不易黄变、弹性佳，具有优良的力学性能。

技术领域

本申请涉及一种用于光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物及其制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

光固化3D打印随着SLA技术与DLP技术的推广与应用，市场对3D打印耗材的需求越来越多样化，这就要求光敏树脂应该有不同的体系，不同性能。随着一些医疗模型，工艺品设计的发展，对柔性树脂材料需求量越来越大，所以研发出符合需要的柔性树脂对推进SLA和DLP技术的应用有很大的促进用。制备适合于光固化3D打印弹性体材料的光敏树脂非常有限，但最近的进展己经开始回应这个问题。像Carbon的EPU40、Tango Plus和Stratasys的agilus30这样可商用的基于聚氨酯丙烯酸酯低聚物的光敏树脂产品，这些产品除了价格贵意外，用户不可能根据需要调整它们的性能，并且需要额外的设备来达到预期的打印特性。此外，现有商业化产品的拉伸强度(≤6MPa)和断裂伸长率(≤300％)偏低，进而严重限制了3D打印技术在不同领域的推广与应用。

为了进一步提高3D打印弹性材料的拉伸性能，现有技术主要通过将光固化柔性单体、交联剂等引入光固化3D打印配方中，从而改善打印成品的力学性能。

如在中国发明专利“一种3D打印用柔性光固化树脂材料及其制备方法和应用”(专利号CN107312135 A)中，公开了通过聚乙二醇合成的聚合单体来制备光固化树脂材料的方法，但没有具体实验数据。中科院物构所吴立新课题组基于可逆共价键，合成了可水解的交联剂，在3D打印光敏树脂中添加这种交联剂打印出的多孔结构的传感器，具有高拉伸、高回弹的特点，但是该发明操作较为复杂。新加坡科技设计大学的Qi Ge教授团队报道的可使用DLP型3D打印机打印的高拉伸弹性体材料，将含有环氧脂族丙烯酸酯的单官能单体与含有脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的双官能交联剂混合，再用异龙脑丙烯酸酯稀释。低聚物前驱体由脂肪链组成的“软结构域”和由聚氨酯单元组成的“硬结构域”组成。但这种光敏树脂粘度大，降低了打印速度、分辨率和成功率。

将3D打印技术与传统制造业相结合，推动传统制造业的转型升级，打造新的经济增长点是业界的研究重点。尽管现有技术在高弹高强3D打印光敏树脂方面已取得一定进展，但是其拉伸强度和断裂伸长率的仍不够高，且存在成本昂贵等问题，因此，亟需一种价格便宜、操作简单且高弹高强光敏树脂组合物。

针对现有弹性3D打印光敏树脂存在的问题，研发适用于光固化3D打印力学性能和耐高低温性能的弹性体材料的光敏树脂组合物，同时该光敏组合物具备工艺简单、固化快等优点，进而不仅可以降低设备的材料使用费用，还能打破国外材料的技术垄断，促进国内光固化3D材料的快速发展。

发明内容

针对现有技术的情况和不足，本发明的目的在于提供一种成本低廉、适用性广的用于光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物及其制备方法。

所述用于光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物，其原料包括如下质量百分含量的组分：

所述的丙烯酸基封端的柔性聚氨酯预聚体的结构式为：

上式中，R1，R2不限于所列的类别。

所述的用于光固化3D打印弹性体的光敏树脂组合物的制备方法，步骤包括：