一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù)脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于3D打印領(lǐng)域，具體涉及一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù)脂及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 立體光固化技術(shù)是采用特定波長(zhǎng)與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，成型過(guò)程 開(kāi)始時(shí)，可升降的工作臺(tái)處于液面下一個(gè)截面層厚的高度，聚焦后的激光束在計(jì)算機(jī)的控 制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹(shù)脂固化，從而得到該截面 輪廓的塑料薄片，這樣按照由點(diǎn)到線、由線到面的順序完成一個(gè)層面的繪制，然后通過(guò)垂直 方向的移動(dòng)固化其他層面，最終構(gòu)成三維實(shí)體。立體光固化技術(shù)制造快速，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具 生產(chǎn)同步進(jìn)行，有效縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，降低開(kāi)發(fā)的成本和風(fēng)險(xiǎn)；設(shè)計(jì)制造一體化?？焖俪?型技術(shù)完美的集成了 CAD、CAM、激光、數(shù)控、車床和材料等多項(xiàng)技術(shù)；三維造型重現(xiàn)性，經(jīng)快 速成型技術(shù)完成的制件對(duì)于包括異形曲面或異形孔在內(nèi)的三維造型具有真實(shí)準(zhǔn)確的重現(xiàn) 性。
[0003] 普通的光敏樹(shù)脂材料存在成型速度慢、制件力學(xué)強(qiáng)度低、尺寸穩(wěn)定性差和價(jià)格昂 貴等不足，本發(fā)明在這些方面均有所改善。在成型周期方面，本發(fā)明制備的超短玻纖改性樹(shù) 脂固化速度快，可大幅縮短研發(fā)和生產(chǎn)周期；在力學(xué)強(qiáng)度方面，超短玻纖的引入大幅提高了 樹(shù)脂基體的彎曲強(qiáng)度，同時(shí)提高了尺寸穩(wěn)定性；在價(jià)格方面，超短玻纖的引入有效減少了光 敏樹(shù)脂的使用量，大幅削減了材料成本。此外材料的制備工藝簡(jiǎn)單，且無(wú)需后處理工藝，可 直接應(yīng)用于立體光固化成型技術(shù)制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù)脂及其制備方法，所制備的復(fù)合 材料具有力學(xué)強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，此外制備工藝簡(jiǎn)單，且無(wú)需后處理 工藝，可直接應(yīng)用于立體光固化成型技術(shù)制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的部件。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù)脂，其特征在于，由以下重量份的組份制成： 超短玻纖5~30份， 偶聯(lián)劑1~5份， 丙烯酸酯30~50份， 環(huán)氧樹(shù)脂30~50份， 光穩(wěn)劑〇. 5~5份， 稀釋劑10~30份， 消泡劑0. 5~5份， 流平劑0. 5~5份， 陽(yáng)離子型引發(fā)劑2~10份， 自由基型光聚合引發(fā)劑2~10份。
[0006] 所述的超短玻纖長(zhǎng)度為10~1000 μ m。
[0007] 所述的偶聯(lián)劑為Y _氨丙基二乙氧基??圭燒或Y -（2, 3_環(huán)氧丙氧）丙基二甲氧 基石圭燒。
[0008] 所述的丙烯酸酯為環(huán)氧丙烯酸單酯、聚氨酯丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。
[0009] 所述的環(huán)氧樹(shù)脂為酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚S型環(huán)氧樹(shù)脂或氨基環(huán)氧樹(shù)脂。
[0010] 所述的光穩(wěn)劑為2, 4-二羧基二苯甲酮、氯化苯并三唑或2-羥基-4-正辛氧基二 苯甲酮。
[0011] 所述的稀釋劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯或 三丙二醇二縮水甘油醚。
[0012] 所述的消泡劑為二甲基聚硅氧烷、環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚醚或聚醚硅氧烷；所述 的流平劑為有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物、有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物或聚二甲基硅氧烷中。
[0013] 所述的陽(yáng)離子型引發(fā)劑為二苯基碘鐺鹽或二芳基锍鐺鹽；所述的自由基型光聚合 引發(fā)劑為二苯甲酮、氯化二苯甲酮或安息香二甲醚。
[0014] 所述的一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù)脂的制備方法，包括以下工藝： (1) 在裝有攪拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入丙烯酸酯30~50份、環(huán)氧樹(shù)脂30~ 50份、稀釋劑10~30份、消泡劑0. 5~5份、流平劑0. 5~5份、陽(yáng)離子型引發(fā)劑2~10 份和自由基型光聚合引發(fā)劑2~10份，升溫至50°C~90°C，攪拌約lOmin~30min，得到淡 黃色均一液體； (2) 在上述液體中加入超短玻纖5~30份、光穩(wěn)劑0. 5~5份和偶聯(lián)劑1~5份，超聲 分散lOmin~30min至均一狀態(tài)，即得到一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù)脂。
[0015] 本發(fā)明的有益效果： 1、在成型周期方面，本發(fā)明制備的超短玻纖改性樹(shù)脂固化速度快，可大幅縮短研發(fā)和 生產(chǎn)周期；在力學(xué)強(qiáng)度方面，超短玻纖的引入大幅提高了樹(shù)脂基體的彎曲強(qiáng)度，同時(shí)提高了 尺寸穩(wěn)定性；在價(jià)格方面，超短玻纖的引入有效減少了光敏樹(shù)脂的使用量，大幅削減了材料 成本。此外材料的制備工藝簡(jiǎn)單，且無(wú)需后處理工藝，可直接應(yīng)用于立體光固化成型技術(shù)制 備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的部件。
[0016] 2、本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有力學(xué)強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，此外 制備工藝簡(jiǎn)單，且無(wú)需后處理工藝，可直接應(yīng)用于立體光固化成型技術(shù)制備具有復(fù)雜結(jié)構(gòu) 的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但所述實(shí)施例并非是對(duì)本發(fā) 明實(shí)質(zhì)精神的簡(jiǎn)單限定，任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神所作出的簡(jiǎn)單變化或等同替換均應(yīng)屬于 本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。如無(wú)特別說(shuō)明，各實(shí)例中所述份數(shù)均為重量份。
[0018] 制備的樣品在23 °C、50%濕度環(huán)境下調(diào)節(jié)后，分別采用ASTM D790和ASTM D 955-08檢測(cè)彎曲強(qiáng)度和收縮率。
[0019] 本發(fā)明的具體實(shí)施例如下： 實(shí)例1 (1) 在裝有攪拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入環(huán)氧丙烯酸單酯30份、酚醛型環(huán)氧 樹(shù)脂50份、稀釋劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯10份、消泡劑二甲基聚硅氧烷0. 5份、流平劑 有機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物0. 5份、陽(yáng)離子型引發(fā)劑二苯基碘鐺鹽2份和自由基型光聚合引 發(fā)劑二苯甲酮2份，升溫至50°C，攪拌約lOmin，得到淡黃色均一液體； (2) 在上述液體中加入超短玻纖5份、光穩(wěn)劑2, 4-二羧基二苯甲酮0. 5份和偶聯(lián)劑 Y -氨丙基三乙氧基硅烷1份，超聲分散lOmin至均一狀態(tài)，即得到一種用于立體光固化成 型技術(shù)的樹(shù)脂。
[0020] 成型制件性能檢測(cè)見(jiàn)表一。
[0021] 實(shí)例 2 (1) 在裝有攪拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入環(huán)氧丙烯酸單酯30份、酚醛型環(huán)氧 樹(shù)脂50份、稀釋劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯20份、消泡劑二甲基聚硅氧烷3份、流平劑有 機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物3份、陽(yáng)離子型引發(fā)劑二苯基碘鐺鹽3份和自由基型光聚合引發(fā)劑 二苯甲酮3份，升溫至70°C，攪拌約20min，得到淡黃色均一液體； (2) 在上述液體中加入超短玻纖5份、光穩(wěn)劑氯化苯并三唑0. 5份和偶聯(lián)劑γ -氨丙基 三乙氧基硅烷1份，超聲分散20min至均一狀態(tài)，即得到一種用于立體光固化成型技術(shù)的樹(shù) 脂。
[0022] 成型制件性能檢測(cè)見(jiàn)表一。
[0023] 實(shí)例 3 (1) 在裝有攪拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入環(huán)氧丙烯酸單酯30份、酚醛型環(huán)氧 樹(shù)脂50份、稀釋劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯30份、消泡劑二甲基聚硅氧烷5份、流平劑有 機(jī)硅-環(huán)氧乙烷共聚物5份、陽(yáng)離子型引發(fā)劑二苯基碘鐺鹽4份和自由基型光聚合引發(fā)劑 二苯甲酮4份，升溫至90°C，攪拌約30min，得到淡黃色均一液體； (2) 在上述液體中加入超短玻纖5份、光穩(wěn)劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0. 5份和 偶聯(lián)劑Y -氨丙基三乙氧基硅烷1份，超聲分散30min至均一狀態(tài)，即得到一種用于立體光 固化成型技術(shù)的樹(shù)脂。
[0024] 成型制件性能檢測(cè)見(jiàn)表一。
[0025] 實(shí)例 4 (1) 在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中，依次加入聚氨酯丙烯酸酯40份、雙 酚S型環(huán)氧樹(shù)脂40份、稀釋劑乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯10份、消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán) 氧丙烷共聚醚〇. 5份、流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物0. 5份、陽(yáng)離子型引發(fā)劑二苯基碘鐺 鹽5份和自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮5份，升溫至50°C，攪拌約lOmin，得到淡黃 色均一液體； (2) 在上述液體中加入超短玻纖15份、光穩(wěn)劑2, 4-二羧基二苯甲酮3份和偶聯(lián)劑 Y -氨丙基三乙氧基硅烷3份，超聲分散lOmin至均一狀態(tài)，即得到一種用于立體光固化成 型技術(shù)的樹(shù)脂。
[0026] 成型制件性能檢測(cè)見(jiàn)表一。
[0027] 實(shí)例 5 (1)在裝有攪拌器和冷凝管的特制玻璃三口瓶中，依次加入聚氨酯丙烯酸酯40份、雙 酚S型環(huán)氧樹(shù)脂40份、稀釋劑乙氧化基三羥甲基丙烷三丙烯酸酯20份、消泡劑環(huán)氧乙烷環(huán) 氧丙烷共聚醚3份、流平劑有機(jī)硅-環(huán)氧丙烷共聚物3份、陽(yáng)離子型引發(fā)劑二芳基锍鐺鹽6 份和自由基型光聚合引發(fā)劑氯化二苯甲酮6份，升溫至70°C，攪拌約20min，得到淡黃色均 一液體； (2)在上述液體中加入超短玻纖15份、光穩(wěn)劑氯化苯并三唑3份和偶聯(lián)劑γ - (2, 3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷3份，超聲分散20min