[发明专利]一种基于液晶环氧光敏树脂的组合物及其在355nm 3D打印中的应用

说明书

本发明公开了一种基于液晶环氧光敏树脂的组合物及其在355nm 3D打印中的应用。按重量计，所述组合物包括10～70份液晶环氧光敏树脂，10～70份环氧丙烯酸酯类树脂，0～50份环氧丙烷类活性稀释性单体，0～40份环氧丁烷类活性稀释性单体，0.5～10份光引发剂，0～5份消泡剂，0～5份流平剂和0～5份抗氧化剂。该光基于液晶环氧光敏树脂的组合物可用于355nm 3D打印，具有可打印复杂结构的能力；同时保留了液晶环氧树脂的特性，所打印出的制品耐热性优异，机械性能良好，可广泛应用于精细电子器件、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及光敏树脂加工及其应用领域，尤其是一种基于液晶环氧的光敏树脂的组合物及其在355nm 3D打印中的应用。

背景技术

3D打印可以直接通过计算机控制，无需模具，逐层累积成物体，有着很多相对于传统制造方法的优势。其中，光固化成型技术与其他成型技术相比具有速度快且固化成型时间短、节约能源、基本上无污染的优点，并且成型材料的硬度、耐化学性、耐磨性等方面表现出来的性能都很优异。目前，常见的光固化3D打印技术主要有数字光处理(Digital LightProcessing，DLP)、激光立体光固化(Stereo Lithography Appearance，SLA)和液晶投影光固化(Liquid Crystal Display，LCD)。这些光固化主流技术，有许多是利用355nm的紫外光作为光源。

随着3D打印技术的飞速发展，对355nm光固化3D打印制品的质量提出了更高的要求。目前所用到的预聚体主要是环氧树脂或乙烯基醚树脂，包括双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、环氧化油树脂、胺改性环氧树脂、脂肪酸改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、酸酐改性环氧树脂、烷基乙烯基醚、多元醇乙烯基醚等。它们中的大部分为国外跨国公司所开发的，且价格昂贵。这些材料可以打印出诸如珠宝、手术支架、手办模型等具有复杂结构的制品，但这些制品大多不能用于诸如航空、航天、汽车等领域。这些领域对于制品的热稳定性和机械性能要求较高，这就极大地限制了光固化3D打印技术的进一步发展。因此，开发用于光固化3D打印的新型高性能光敏材料对于学术和工业领域都具有重要意义。

液晶材料因其独特的分子形状和化学结构，在光学、电气和机械性能等多方面表现优异。若能将液晶树脂的液晶的特性保留下来应用到3D打印中，那么制品的机械性能必然得到一定程度的提高。液晶环氧树脂由于高分子量和液晶有序的有机结合使其具有特殊的分子结构，并且还具备液晶高分子鲜明的特性，使其优异性能在多个领域得到广泛应用。液晶环氧树脂同时具备环氧树脂和液晶高分子两者的优异性能，不仅在传统领域上得到广泛应用，而且在现代高科技领域具有广阔的应用前景，可见其地位的重要性不可忽视。随着液晶环氧树脂研究的不断深入和完善，必将在国民经济各领域中得到广泛应用。因此，对液晶环氧树脂的研究具有重大的价值与深远的意义。

因而基于该思路，开发基于此液晶环氧树脂的355nm光固化3D打印用光敏树脂组合物，既扩宽了液晶环氧树脂的应用，解决了其成型性差的缺点；又得到一种高性能的新型光敏树脂组合物，有利于355nm光固化3D打印技术的普及和推广。

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机械性能优异的基于液晶环氧光敏树脂的组合物及其在355nm 3D打印中的应用。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于液晶环氧光敏树脂组合物，按重量计，其原料如下：

优选地，所述的液晶环氧光敏树脂的合成路径参见附图1，其合成步骤包括：

(1)按摩尔计，将10份含介晶基元且端部带有-OH的化合物、50～500份环氧氯丙烷(EHC)和0.1～1.0份的催化剂为原料进行混合，通入N₂的保护，然后在40～100℃下反应5～24小时，得到溶液A；