一种uv固化光敏材料及其在光固化3d打印机的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及光敏性材料技术领域，具体涉及一种UV固化光敏材料及其在光固化3D打印机的应用。
【背景技术】
[0002]三维打印材料类似于喷墨打印材料，是与喷头技术和材料性质相结合的。在喷头技术不断提高下，可以打印的材料日益广泛，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料。不管是什么样的喷射材料，都要求与喷头相适应，因此选择合适的材料是问题的关键。国内市场现有的3D打印材料，在高分子材料方向主要以热塑性材料为主，主要涉及聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚L-乳酸和ABS、尼龙等。其中聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚L-乳酸、改性淀粉具有很好的生物相容性，因此被用于组织工程支架材料，它们也经常通过3D打印来成形。相对与热塑性材料的高能耗、挥发性气味等对周边环境可能产生的不利影响，光固化3D打印材料就属于更为绿色的成型技术。无需加热，即时家庭使用也无安全隐患，并且该材料成分为液体组合物，可以通过彩色打印机的配色原理打印出各种颜色制品，使得应用范围更加的广泛。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种UV固化光敏材料，该UV固化光敏材料不会发生暗反应，在不接触紫外光的情况下，不会反应聚合而产生絮凝。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种UV固化光敏材料的制备方法，该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种UV固化光敏材料，包括如下重量份的原料:
丙烯酸酯类齐聚物 48-65份活性稀释剂25-70份
光引发剂1-5份
助剂0.2-10份。
[0006]优选的，包括如下重量份的原料:
丙烯酸酯类齐聚物 52-60份活性稀释剂35-60份
光引发剂2-4份
助剂2-8份。
[0007]更为优选的，包括如下重量份的原料:
丙烯酸酯类齐聚物 56份
活性稀释剂45份光引发剂3份助剂5份。
[0008]本发明的UV固化光敏材料属于无毒、不易燃、挥发性小的液态树脂组合物，不会发生暗反应，在不接触紫外光的情况下，不会反应聚合而产生絮凝。本发明的UV固化光敏材料的颗粒粒径控制在Iym以下，表面张力35-38mN/m之间，粘度为10_12mPa.s, pH值为7.2-7.6。
[0009]本发明的UV固化光敏材料采用自由基光固化体系，具有固化速度快、原料丰富和性能可调的优点。
[0010]优选的，所述丙烯酸酯类齐聚物包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的至少一种。
[0011]本发明通过采用上述丙烯酸酯类齐聚物，制得的UV固化光敏材料不会发生暗反应，在不接触紫外光的情况下，不会反应聚合而产生絮凝。
[0012]优选的，所述丙烯酸酯类齐聚物是由环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯组成的混合物；或者，所述丙烯酸酯类齐聚物是由聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯组成的混合物。
[0013]本发明通过采用上述原料作为丙烯酸酯类齐聚物复配使用时，制得的UV固化光敏材料性能更佳。
[0014]更为优选的，所述丙烯酸酯类齐聚物是由环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯以重量比2-4:1.5-2.5:1组成的混合物；或者，所述丙烯酸酯类齐聚物是由聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯以重量比1.4-2.2:0.8-1.2:1组成的混合物。
[0015]优选的，所述活性稀释剂包括单官能团丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯、多官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体、含甲氧端基的单官能团丙烯酸酯、含氨基甲酸酯的单官能团丙烯酸酯和环碳酸酯的单官能团丙烯酸酯中的至少一种。
[0016]本发明通过采用上述活性稀释剂，可以稀释低聚物，调节体系粘度；参与光固化过程，影响体系光固化速度；影响固化膜的各种性能。
[0017]优选的，所述活性稀释剂是由单官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体和含甲氧端基的单官能团丙烯酸酯组成的混合物；或者，所述活性稀释剂是由双官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体和含氨基甲酸酯的单官能团丙烯酸酯组成的混合物；或者，所述活性稀释剂是由多官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体和环碳酸酯的单官能团丙烯酸酯组成的混合物。
[0018]本发明通过采用上述原料作为活性稀释剂复配使用时，制得的UV固化光敏材料形成的固化膜性能更佳。
[0019]更为优选的，所述活性稀释剂是由单官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体和含甲氧端基的单官能团丙烯酸酯以重量比1:0.8-1.2:1.4-2.2组成的混合物；或者，所述活性稀释剂是由双官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体和含氨基甲酸酯的单官能团丙烯酸酯以重量比1:
0.5-1.5:1.8-2.6组成的混合物；或者，所述活性稀释剂是由多官能团丙烯酸酯、乙烯基类单体和环碳酸酯的单官能团丙烯酸酯以重量比1:1.4-2.2:2.6-3.4组成的混合物。
[0020]优选的，所述光引发剂包括苯偶姻类、苯偶酰类、芳酮/硫醇类、有机含硫类、二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氧化物、芳基过氧酯、酯化肟酮、苯甲酰甲酸酯、活性胺、二苯甲酮、硫杂蒽酮、蒽醌、樟脑醌和3-酮基香豆素中的至少一种。
[0021]本发明通过采用上述光引发剂，其具有良好的溶解性和反应活性，用量少，引发效率高，固化速度快。
[0022]优选的，所述光引发剂包括苯偶姻类、苯偶酰类、芳酮/硫醇类、有机含硫类、二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氧化物、芳基过氧酯、酯化肟酮、苯甲酰甲酸酯、活性胺、二苯甲酮、硫杂蒽酮、蒽醌、樟脑醌和3-酮基香豆素中的至少一种。
[0023]本发明通过采用上述原料作为光引发剂复配使用时，其固化速度更快，固化效果好。
[0024]更为优选的，所述光引发剂是由二烷氧基苯乙酮、酰基膦氧化物、苯甲酰甲酸酯和硫杂蒽酮以重量比0.8-1.2:1:1.6-2.4组成的混合物；或者，所述光引发剂是由α -羟烷基苯酮、芳基过氧酯、活性胺和樟脑醌以重量比1.4-2.2:1:2-4组成的混合物；或者，所述光引发剂是由α-胺烷基苯酮、酯化肟酮、二苯甲酮和3-酮基香豆素以重量比0.5-1.5:1:1.5-2.5组成的混合物。
[0025]优选的，所述助剂包括填料、流平剂、阻聚剂、光稳定剂、防沉降剂、表面活性剂和染料中的至少一种。
[0026]更为优选的，所述助剂包括填料1-2份、防沉降剂0.2-0.34份、染料
0.0003-0.0005份、以及其它助剂0.2-4份。其它助剂包括流平剂0.05-1份、阻聚剂0.05-1份、光稳定剂0.05-1份和表面活性剂0.05-1份。
[0027]优选的，所述填料包括钛白粉、碳酸钙和滑石粉中的至少一种。本发明通过采用上述填料，可以降低成型制件的收缩率，提高制品的尺寸稳定性、表面光洁度；可满足不同性能要求，提高耐磨性、改善导电性及导热性等，大多数填料能提高材料冲击强度及压缩强度，但不能提高拉伸强度；可提高颜料的着色效果；具有极好的光稳定性和耐化学腐蚀性；有增容作用，可降低成本，提高产品在市场上的竞争能力。更为优选的，所述填料是由钛白粉、碳酸钙和滑石粉以重量比1:0.8-1.2:1.5-2.5组成的混合物。
[0028]优选的，所述流平剂包括聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷和丙烯酸共聚物中的至少一种。本发明通过采用上述流平剂，可以提高光敏材料的均一性。更为优选的，所述流平剂是由聚醚改性有机硅氧烷、聚酯改性有机硅氧烷和丙烯酸共聚物以重量比
1.4-2.2:1:0.5-1.5组成的混合物。
[0029]优选的，所述阻聚剂包括四氯苯醌、I, 4-萘醌、对苯二酚、叔丁基邻苯二酚和环