一种光固化材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工领域，具体而言，设及一种光固化材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 3D打印技术出现在20世纪90年代中期。是一种W数字模型文件为基础，运用流体 状、粉末状、丝(棒)状等可固化、粘合、烙合材料，通过逐层固化、粘合、烙合的方式来构造物 体的技术。
[0003] SLA(Stereo Lithogra曲y Appearance,立体光固化成型法）是最早实用化的快速 成形技术，采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是，首先通过CAD设计出=维实体模型，利用 离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降 台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂 表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面； 然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层 牢固地粘结在前一固化层上，运样一层层叠加而成=维工件原型。
[0004] 光固化立体成型（SLA)在大物件、细精度、快速成型等方面有无可比拟的优点，但 其关键技术主要掌握在几家国外公司手中，打印机设备及成型材料技术均实施了保密。在 国内，少有几家公司能拥有该项技术，尽管开发出了打印机设备，但成型树脂大多仍依赖外 国进口，成型材料价格高，完成一个物件的成本极高，极大阻碍了其快速发展。
[0005] 3D打印光固化材料综合要求有低粘度、固化快、固化强度和柔初性适中、收缩率小 和价格便宜等，然而，能同时满足W上各种要素的光固化适用材料较少，常规的采用UV树脂 和活性稀释单体混配的方法较难达到性能上的要求。因此，成功开发出廉价、适宜应用于3D 打印的成型材料，是国产化3D技术发展的关键。
[0006] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一目的在于提供一种光固化材料，所述光固化材料具有低粘度、固化 快、固化强度和柔初性适中、收缩率小和价格便宜等优点。
[000引本发明的第二目的在于提供一种所述光固化材料的制备方法，该方法采用特定的 制备条件，特别适合于本发明的材料，具有操作简单，稳定性和重现性好等优点。
[0009] 本发明的第=目的在于提供一种使用所述光固化材料制备的氧化错打印材料，该 材料具有低粘度和快速固化的优点，并且固化收缩率小、硬度和柔初性适中，具有成型快、 制品尺寸精度高，无固化不完全、翅边等不良情况，非常适宜在基于化A技术打印材料中的 应用。
[0010] 本发明的第四目的在于提供所述氧化错打印材料的制备方法，所述方法工艺简 明，稳定可靠。
[0011] 为了实现本发明的上述目的，特采用W下技术方案：
[0012] 本发明的一个方面设及一种光固化材料，所述材料包括按重量百分比计的W下组 分：
[0013] 主体树脂:40-80 %
[0014] 光引发剂：1-5%
[001引活性稀释剂：10-20 %
[0016] 助剂:10-20 %
[0017] 所述主体树脂包括聚乙二醇双丙締酸醋和二环己基甲烧二异氯酸醋属脂环族二 异氯酸醋。
[0018] 加入适量的光引发剂可W加速反应，而当加入量超过5%时，随加入量增长的加速 反应作用几乎不再增加;活性稀释剂的总量应控制在10%-20%的范围内，过多或过少时均 会使得成品材料的性质收到影响，当其用量过少时，成品粘度高，分散度差，流动性差，影响 后续反应的进行，而当其用量过多时，成品粘度又会过小，从而使的成品无法起到粘结剂的 作用。采用W上原料及配比有利于材料制备反应的顺利进行，采用聚乙二醇双丙締酸醋和 二环己基甲烧二异氯酸醋属脂环族二异氯酸醋作为主体树脂，使得光固化材料的粘贴强度 和粘度符合使用要求，各组分之间互相协同，尤其是主体树脂、活性稀释剂和助剂间W特定 的比例相辅相成，发挥协同作用，最终生成低粘度、固化快、固化强度和柔初性适中、收缩率 小和价格便宜的光固化材料。
[0019] 优选地，所述聚乙二醇双丙締酸醋占所述光固化材料组分总重的25-35%，所述二 环己基甲烧二异氯酸醋属脂环族二异氯酸醋占所述光固化材料组分总重的35-45%;
[0020] 更优选地，所述聚乙二醇双丙締酸醋占所述光固化材料组分总重的28-32%，所述 二环己基甲烧二异氯酸醋属脂环族二异氯酸醋占所述光固化材料组分总重的38-42%。
[0021] 选用所述两种原料作为主体树脂，并选用特定的比例是为了保证成品的粘贴强 度、粘度和润滑性能，现有技术中采用UV树脂和活性稀释单体混配的方法较难达到性能上 的要求。
[0022] 优选地，所述光引发剂包括BP和TP0,其中，所述BP占所述光固化材料组分总重的 0.5-2%，所述Tro占所述光固化材料组分总重的0.5-3% ;
[0023] 更优选地，所述BP占所述光固化材料组分总重的0.8-1.2%，所述TPO占所述光固 化材料组分总重的1.3-1.8%。
[0024] 按照所述比例使用BP和TPO的混合物作为光引发剂可W使得反应效率提高10% W 上。
[0025] 优选地，所述活性稀释剂包括=缩丙二醇二丙締酸醋和纯丙締酸树脂，其中，所述 =缩丙二醇二丙締酸醋占所述光固化材料组分总重的5-10%，所述纯丙締酸树脂占所述光 固化材料组分总重的5-10%;
[00%]更优选地，所述=缩丙二醇二丙締酸醋占所述光固化材料组分总重的7-9%，所述 纯丙締酸树脂占所述光固化材料组分总重的5.5-7.5%。
[0027]按照配比使用W上活性稀释剂，可W调节成品的粘度，使其充分分散，降低其粘 度，并提局成品的流动性。
[00%]优选地，所述助剂包括乙醇、聚二甲基硅油和聚丙締酸醋，其中，所述乙醇占所述 光固化材料组分总重的4-8%，所述聚二甲基硅油占所述光固化材料组分总重的3-6%，所 述聚丙締酸醋占所述光固化材料组分总重的3-6% ;
[0029] W上助剂的相容性好，采用W上助剂，有助于提高粉料的分散性。
[0030] 更优选地，所述乙醇占所述光固化材料组分总重的4-6%，所述聚二甲基硅油占所 述光固化材料组分总重的2-5%，所述聚丙締酸醋占所述光固化材料组分总重的3-5%。
[0031] 本发明的另一方面设及所述光固化材料的制备方法，所述方法步骤如下，向反应 器中加入上述物质，揽拌溶解，后恒溫强力揽拌6~化，冷却后过滤，其中揽拌溫度为35-45 °C，优选38-42 °C。
[0032] 使用上述条件进行揽拌，对溫度要求较为严格，反应溫度过低或过高都会造成反 应进行缓慢，影响生产效率，在反应器中剧烈揽拌6-8小时后反应可W完整地进行，冷却后 过滤得到的滤液即为成品。
[0033] 本发明的另一方面设及使用所述光固化材料制备的氧化错打印材料，所述氧化错 打印材料包括按重量百分比计90-95%的氧化错粉末和5-10%的所述光固化材料。
[0034] 使用特定比例的氧化错粉末并使用按照本发明方法制备的光固化材料作为粘结 剂，可W制备出特别适用于3D打印的材料，该材料粘度低，固化快，固化收缩率小，硬度和柔 初度适中。
[0035] 优选地，所述氧化错打印材料包括按重量百分比计91-93%的氧化错粉末和7-9% 的所述光固化材料，优选地，所述氧化错打印材料包括按重量百分比计92%的氧化错粉末 和8%的所述光固化材料。
[0036] 本发明的另一方面设及所述氧化错打印材料制备方法，所述方法的具体步骤为， 加入所述氧化错粉末和所述光固化材料，研磨至粒度为0.5~1.5WI1。
[0037] 优选地，所述研磨在混料机中进行，混料机转速为100-280转/分钟，研磨时间为 60-80分钟。
[0038] 在混料机中研磨所述配比的两种原料，可W得到符合使用要求的氧化错打印材 料，选用特定的转速和研磨时间使得工艺的稳定性和可再现性大大增强，此外，严格控制研 磨后的氧化错粉末粒度，可W充分保证氧化错打印材料的使用效果。
[0039] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0040] (1)本发明的光固化材料具有粘度低、固化快、固化强度和柔初性适中、收缩率小 和价格便宜的优点；
[0041] (2)本发明的氧化错打印材料W低粘度光固化树脂为粘接剂和W氧化错陶瓷粉末 为原料制备得到的3的T印材料，该材料具有低粘度和快速固化的优点，并且固化收缩率小、 硬度和柔初性适中，具有成型快、制品尺寸精度高，无固化不完全、翅边等不良情况，非常适 宜在基于SLA技术打印材料中的应用
【具体实施方式】
[0042] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可W通过市售购买获得的常规产品。
[0043] 实施例1
[0044] I.制备光固化材料
[0045] 主体树脂：
[0046] 聚乙二醇双丙締酸醋(PEGDA) :30%;
[0047] 二环己基甲烧二异氯酸醋属脂环族二异氯酸醋:40% ;
[004引光引发剂：
[0049] BP: 1%;
[0050] TPO :1.5%
[0051] 活性稀释剂
[0化2] S缩丙二醇二丙締酸醋:8%
[0化3] 纯丙締酸树脂:6.5%
[0054]助剂：
[0化5] 乙醇：5%;
[0化6] 聚二甲基硅油:4%
[0化7] 聚丙締酸醋:4%;
[0058] 将上述原料加入反应器中，揽拌溶解，后在4(TC的条件下剧烈揽拌化，揽拌完成后 静置冷却并过滤得到光固化材料，即光固化树脂粘结剂。
[0059] 2.制备氧化错打印材料
[0060] 向混料机中加入按重量百分比计92 %的氧化错粉末和8 %的步骤1中制备的光固 化材料。