一种3d打印用导电光敏树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导电光敏树脂及其制备方法，尤其是一种3D打印用导电光敏树 脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 光敏树脂材料是一种具有多方面优越性的特殊树脂，一般由光敏预聚体、活性稀 释剂和光敏剂组成。光敏树脂材料可在紫外光的作用下产生活性碎片，引发聚合、交联反 应，在瞬间实现固化。目前光敏树脂大量运用在激光快速成型技术（Rapid Prototyping,简 称RP)中，其基本原理为；将光敏树脂盛放在树脂槽中，树脂槽中有一个由计算机控制的可 W升降的平台。加工时从底部开始，根据所设计的模型进行激光扫描。光固化树脂受紫外 光照射后发生交联聚合产生零件的一截面层。然后平台向下移动一个高度，将树脂涂在前 一固化层上，固化新的一层，如此反复，最终形成一个完整零件。由于激光快速成型技术能 够W传统模具制造1/10的时间和制造成本生产出可W直接用于小批量注塑加工的零件制 品。其固化速度快、生产效率高、适宜工业流水线生产等优点，光敏树脂越来越大量应用在 激光快速成型制造业中。
[0003] 但是，现有的3D打印机所用的光敏树脂，其通过喷射快速成型后的工件一般只具 备一般塑料的力学性能，不具备导电性，不能满足一些特殊工件的导电、电磁屏蔽性能要 求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中用于3D打印的光敏树脂不具备导 电性且力学性能较差的问题，提供一种3D打印用导电光敏树脂。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006] 提供一种3D打印用导电光敏树脂，包括光敏预聚体、单体、交联剂、光引发剂、 表面活性剂和导电颗粒；W所述导电光敏树脂总重量为基准，所述光敏预聚体含量为 30-60wt%，所述单体含量为10-40wt%，所述交联剂含量为10-30wt%，所述光引发剂含量为 l-5wt%，所述有机娃表面活性剂含量为l-5wt%，所述导电颗粒含量为15-40wt% ;所述单体 为苯氧己基丙帰酸醋，所述交联剂为H轻甲基H丙焼H丙帰酸醋；所述导电光敏树脂粘度 为 80-400mPa ? S。
[0007] 同时，本发明还提供了上述导电光敏树脂的制备方法，包括将光敏预聚体、单体、 交联剂混合并揽拌，然后加入光引发剂、有机娃表面活性剂和导电颗粒，在30-5(TC水浴中 加热揽拌均匀。
[000引本发明通过添加导电颗粒，赋予光敏树脂导电性。添加导电颗粒后会导致光敏树 脂的流动性变差。由于3D打印的工作方式及3D打印机的喷射机头的限制，3D打印用导 电光敏树脂需要具有特定的流动性。发明人通过大量实验发现，当导电光敏树脂粘度为 80-400mPa时，利于3D打印的正常进行。发明人采用H轻甲基H丙焼H丙帰酸醋作为交 联剂，采用苯氧己基丙帰酸醋作为单体，同时添加有机娃表面活性剂，并且使各组分的含量 在上述范围内，可使导电光敏树脂的粘度在上述范围内，具有良好的流动性，适用于3D打 印，同时，该树脂固化后具有优异的力学性能和导电性。
【具体实施方式】
[0009] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，W下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0010] 本发明提供的3D打印用导电光敏树脂，包括光敏预聚体、单体、交联剂、光引发 剂、表面活性剂和导电颗粒；W所述导电光敏树脂总重量为基准，所述光敏预聚体含量为 30-60wt%，所述单体含量为10-40wt%，所述交联剂含量为10-30wt%，所述光引发剂含量 为l-5wt%，所述表面活性剂含量为l-5wt%，所述导电颗粒含量为15-40wt%;所述单体为 苯氧己基丙帰酸醋，所述交联剂为H轻甲基H丙焼H丙帰酸醋；所述导电光敏树脂粘度为 80-400mPa ? s〇
[0011] 如现有技术中常用的，需要使树脂组合物具有一定导电性能时，可添加导电颗粒。 导电颗粒添加过少会导致导电性能不足，而导电颗粒添加过多必然导致树脂的流动性降 低，不适用于3D打印。发明人发现，当采用H轻甲基H丙焼H丙帰酸醋作为交联剂，采用苯 氧己基丙帰酸醋作为单体，并且各组分含量在上述范围内时，可使导电光敏树脂的粘度为 80-400mPa ? S,适用于3D打印。
[0012] 然而，发明人在大量实验中发现，3D打印加工时，从底部开始，根据所设计的模型 进行激光扫描。导电光敏树脂受紫外光照射后发生交联聚合产生零件的一截面层。然后平 台向下移动一个高度，将树脂涂在前一固化层上，固化新的一层，如此反复，最终形成一个 完整零件。
[0013] 目P，通过3D打印形成产品时，导电光敏树脂并非作为一个整体同时光照固化，而 是在前一固化层的基础上在涂覆和固化。该方式不利于产品的力学性能的提高。本发明提 供的光敏树脂中，通过上述含量范围内的有机娃表面活性剂与前述的H轻甲基H丙焼H丙 帰酸醋和苯氧己基丙帰酸醋配合，可使3D打印出来的整体产品具有优异的力学性能。
[0014] 对于本发明提供的导电光敏树脂，各组分的含量在上述范围内选择即可。优选情 况下，W所述导电光敏树脂总重量为基准，所述光敏预聚体含量为30-35wt%，所述单体含量 为15-25wt%，所述交联剂含量为10-22wt%，所述光引发剂含量为l-2wt%，所述表面活性剂 含量为2-4wt%，所述导电颗粒含量为30-40wt%。此时，导电颗粒含量较大，导电光敏树脂固 化后，具有更好的导电性能，同时，其力学性能仍十分优异，并且粘度适宜3D打印。
[0015] 本发明通过选用H轻甲基H丙焼H丙帰酸醋作为交联剂、苯氧己基丙帰酸醋作为 单体，使导电光敏树脂在光固化后具有更高的聚合度。交联剂和单体的含量可在各自范围 内变动，优选情况下，所述单体与交联剂的重量比为1 ;〇. 25-1。更优选为所述单体与交联 剂的重量比为1 ;〇. 5-0. 75。
[0016] 对于本发明提供的导电光敏树脂，其中，所述光敏预聚体选自环氧丙帰酸醋、聚氨 醋丙帰酸醋、不饱和聚醋、水性丙帰酸醋和聚離丙帰酸醋中的一种或多种。优选情况下，所 述光敏预聚体为环氧丙帰酸醋，由于其粘接性高，固化速度快，固化完全，热稳定性高，对基 材润湿性好，与其它树脂混溶性好，光固化涂层光泽度高，耐化学药品性能优异，原料价廉 易得，尤其是通过调整其用量与种类，能够适应不同强度的需要。本发明中采用的光敏预聚 体均可通过商购得到。
[0017] 本发明提供的导电光敏树脂中，光敏预聚体的添加量为30-60wt%，优选为 30-35wt%。本领域技术人员可根据实际情况在该范围内对光敏预聚体的添加量进行调整。
[0018] 光引发剂经过光照后会产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化。本发 明中，所述光引发剂选自安息香类光引发剂、苯己丽类光引发剂、柳杂意丽类光引发剂、香 豆丽类光引发剂、苯甲丽类光引发剂、芳香重氮盐类光引发剂中的一种或多种。优选情况 下，所述光引发剂为安息香双甲離，其固化速度快、稳定性好。本发明中采用的光引发剂均 可通过商购得到。
[0019] 本发明提供的导电光敏树脂中，上述光引发剂的添加量为l-5wt%，优选为 l-2wt%，本领域技术人员可根据实际情况在该范围内对其的添加量进行调整。优选情况下， 所述单体与光引发剂的重量比为1 ;〇. 025-0. 5。
[0020] 本发明中，采用的有机娃表面活性剂可W为现有的各种，优选情况下，所述有 机娃表面活性剂选自聚醋改性聚二甲基娃氧焼（BYD-307)或聚離改性聚二甲基娃氧焼 (BYK-310、silok-350)。本发明中采用的有机娃表面活性剂可通过商购得到。
[0021] 根据本发明，通过添加导电颗粒，使光敏树脂固化后具有导电能力。所述导电颗粒 可W采用现有技术中常用的各种具有导电性能的颗粒，例如碳材料和金属颗粒，具体的，上 述导电颗粒选自碳黑、银粉、铜粉、铅粉中的一种或多种。优选情况下，上述导电颗粒的平均 粒径为10-300nm。
[0022] 本发明中，还提供了上述导电光敏树脂的制备方法，包括将光敏预聚体、单体、交 联剂混合并揽拌，然后加入光引发剂、有机娃表面活性剂和导电颗粒，在30-5(TC水浴中加 热揽拌均匀。
[0023] 通过上述方法即可制备得到本发明公开的导电光敏树脂。优选情况下，在所述水 浴中加热揽拌之后，还包括抽真空的步骤。通过抽真空，可W出去导电光敏树脂中的气泡， 可有效避免气泡所导致的固化后产品力学性能下降等问题。W下通过实施例对本发明进行 进一步的说明。
[0024] 实施例1
[0025] 本实施例用于说明本发明公开的导电光敏树脂及其制备方法。
[0026] 将35重量份环氧丙帰酸醋低聚物、25重量份苯氧己基丙帰酸醋、15重量份H轻甲 基丙焼H丙帰酸醋混合并揽拌，然后加入1重量份安息香双甲離、2重量份聚醋改性聚二甲 基娃氧焼（BYK-307)和17重量份碳黑(平均粒径为20皿)，在4(TC水浴中加热揽拌均匀。
[0027] 然后抽真空，除去气泡，得到粘度为300mPa ? S的导电光敏树脂A1。
[002引 实施例2
[0029] 本实施例用于说明本发明公开的导电光敏树脂及其制备方法。
[0030] 将35重量份聚氨醋丙帰酸醋低聚物、30重量份苯氧己基丙帰酸醋、12重量份H轻 甲基丙焼H丙帰酸醋混合并揽拌，然后加入1重量份a氨基丽光引发剂、2重量份聚離改性 聚二甲基娃氧焼（BYK-310)和20重量份银粉(平均粒径为120皿)，在5(TC水浴中加热揽拌 均匀。
[003。 然后抽真空，除去气泡，得到粘度为lOOmPa ? s的导电光敏树脂A2。
[00础 实施例3
[0033] 本实施例用于说明本发明公开的导电光敏树脂及其制备方法。
[0034] 将30重量份环氧丙帰酸醋低聚物、15重量份苯氧己基丙帰酸醋、10重量份H轻甲 基丙焼H丙帰酸醋混合并揽拌，然后加入1重量份苯甲丽类光引发剂、4重量份聚