一种用于立体光固化成型技术的树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于3D打印领域，具体涉及一种用于立体光固化成型技术的树脂及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 立体光固化技术是采用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，成型过程 开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束在计算机的控 制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面 轮廓的塑料薄片，这样按照由点到线、由线到面的顺序完成一个层面的绘制，然后通过垂直 方向的移动固化其他层面，最终构成三维实体。立体光固化技术制造快速，产品设计和模具 生产同步进行，有效缩短产品设计周期，降低开发的成本和风险；设计制造一体化。快速成 型技术完美的集成了 CAD、CAM、激光、数控、车床和材料等多项技术；三维造型重现性，经快 速成型技术完成的制件对于包括异形曲面或异形孔在内的三维造型具有真实准确的重现 性。
[0003] 普通的光敏树脂材料存在成型速度慢、制件力学强度低、尺寸稳定性差和价格昂 贵等不足，本发明在这些方面均有所改善。在成型周期方面，本发明制备的超短玻纤改性树 脂固化速度快，可大幅缩短研发和生产周期；在力学强度方面，超短玻纤的引入大幅提高了 树脂基体的弯曲强度，同时提高了尺寸稳定性；在价格方面，超短玻纤的引入有效减少了光 敏树脂的使用量，大幅削减了材料成本。此外材料的制备工艺简单，且无需后处理工艺，可 直接应用于立体光固化成型技术制备具有复杂结构的部件。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种用于立体光固化成型技术的树脂及其制备方法，所制备的复合 材料具有力学强度高、尺寸稳定性好、价格低廉等优点，此外制备工艺简单，且无需后处理 工艺，可直接应用于立体光固化成型技术制备具有复杂结构的部件。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种用于立体光固化成型技术的树脂，其特征在于，由以下重量份的组份制成： 超短玻纤5~30份， 偶联剂1~5份， 丙烯酸酯30~50份， 环氧树脂30~50份， 光稳剂〇. 5~5份， 稀释剂10~30份， 消泡剂0. 5~5份， 流平剂0. 5~5份， 阳离子型引发剂2~10份， 自由基型光聚合引发剂2~10份。
[0006] 所述的超短玻纤长度为10~1000 μ m。
[0007] 所述的偶联剂为Y _氨丙基二乙氧基??圭烧或Y -（2, 3_环氧丙氧）丙基二甲氧 基石圭烧。
[0008] 所述的丙烯酸酯为环氧丙烯酸单酯、聚氨酯丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。
[0009] 所述的环氧树脂为酚醛型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或氨基环氧树脂。
[0010] 所述的光稳剂为2, 4-二羧基二苯甲酮、氯化苯并三唑或2-羟基-4-正辛氧基二 苯甲酮。
[0011] 所述的稀释剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或 三丙二醇二缩水甘油醚。
[0012] 所述的消泡剂为二甲基聚硅氧烷、环氧乙烷环氧丙烷共聚醚或聚醚硅氧烷；所述 的流平剂为有机硅-环氧乙烷共聚物、有机硅-环氧丙烷共聚物或聚二甲基硅氧烷中。
[0013] 所述的阳离子型引发剂为二苯基碘鐺盐或二芳基锍鐺盐；所述的自由基型光聚合 引发剂为二苯甲酮、氯化二苯甲酮或安息香二甲醚。
[0014] 所述的一种用于立体光固化成型技术的树脂的制备方法，包括以下工艺： (1) 在装有搅拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入丙烯酸酯30~50份、环氧树脂30~ 50份、稀释剂10~30份、消泡剂0. 5~5份、流平剂0. 5~5份、阳离子型引发剂2~10 份和自由基型光聚合引发剂2~10份，升温至50°C~90°C，搅拌约lOmin~30min，得到淡 黄色均一液体； (2) 在上述液体中加入超短玻纤5~30份、光稳剂0. 5~5份和偶联剂1~5份，超声 分散lOmin~30min至均一状态，即得到一种用于立体光固化成型技术的树脂。
[0015] 本发明的有益效果： 1、在成型周期方面，本发明制备的超短玻纤改性树脂固化速度快，可大幅缩短研发和 生产周期；在力学强度方面，超短玻纤的引入大幅提高了树脂基体的弯曲强度，同时提高了 尺寸稳定性；在价格方面，超短玻纤的引入有效减少了光敏树脂的使用量，大幅削减了材料 成本。此外材料的制备工艺简单，且无需后处理工艺，可直接应用于立体光固化成型技术制 备具有复杂结构的部件。
[0016] 2、本发明制备的复合材料具有力学强度高、尺寸稳定性好、价格低廉等优点，此外 制备工艺简单，且无需后处理工艺，可直接应用于立体光固化成型技术制备具有复杂结构 的部件。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实例对本
【发明内容】
进行进一步的说明，但所述实施例并非是对本发 明实质精神的简单限定，任何基于本发明实质精神所作出的简单变化或等同替换均应属于 本发明所要求保护的范围之内。如无特别说明，各实例中所述份数均为重量份。
[0018] 制备的样品在23 °C、50%湿度环境下调节后，分别采用ASTM D790和ASTM D 955-08检测弯曲强度和收缩率。
[0019] 本发明的具体实施例如下： 实例1 (1) 在装有搅拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入环氧丙烯酸单酯30份、酚醛型环氧 树脂50份、稀释剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10份、消泡剂二甲基聚硅氧烷0. 5份、流平剂 有机硅-环氧乙烷共聚物0. 5份、阳离子型引发剂二苯基碘鐺盐2份和自由基型光聚合引 发剂二苯甲酮2份，升温至50°C，搅拌约lOmin，得到淡黄色均一液体； (2) 在上述液体中加入超短玻纤5份、光稳剂2, 4-二羧基二苯甲酮0. 5份和偶联剂 Y -氨丙基三乙氧基硅烷1份，超声分散lOmin至均一状态，即得到一种用于立体光固化成 型技术的树脂。
[0020] 成型制件性能检测见表一。
[0021] 实例 2 (1) 在装有搅拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入环氧丙烯酸单酯30份、酚醛型环氧 树脂50份、稀释剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯20份、消泡剂二甲基聚硅氧烷3份、流平剂有 机硅-环氧乙烷共聚物3份、阳离子型引发剂二苯基碘鐺盐3份和自由基型光聚合引发剂 二苯甲酮3份，升温至70°C，搅拌约20min，得到淡黄色均一液体； (2) 在上述液体中加入超短玻纤5份、光稳剂氯化苯并三唑0. 5份和偶联剂γ -氨丙基 三乙氧基硅烷1份，超声分散20min至均一状态，即得到一种用于立体光固化成型技术的树 脂。
[0022] 成型制件性能检测见表一。
[0023] 实例 3 (1) 在装有搅拌器和冷凝管的三口瓶中，依次加入环氧丙烯酸单酯30份、酚醛型环氧 树脂50份、稀释剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯30份、消泡剂二甲基聚硅氧烷5份、流平剂有 机硅-环氧乙烷共聚物5份、阳离子型引发剂二苯基碘鐺盐4份和自由基型光聚合引发剂 二苯甲酮4份，升温至90°C，搅拌约30min，得到淡黄色均一液体； (2) 在上述液体中加入超短玻纤5份、光稳剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0. 5份和 偶联剂Y -氨丙基三乙氧基硅烷1份，超声分散30min至均一状态，即得到一种用于立体光 固化成型技术的树脂。
[0024] 成型制件性能检测见表一。
[0025] 实例 4 (1) 在装有搅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、双 酚S型环氧树脂40份、稀释剂乙氧化基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10份、消泡剂环氧乙烷环 氧丙烷共聚醚〇. 5份、流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物0. 5份、阳离子型引发剂二苯基碘鐺 盐5份和自由基型光聚合引发剂氯化二苯甲酮5份，升温至50°C，搅拌约lOmin，得到淡黄 色均一液体； (2) 在上述液体中加入超短玻纤15份、光稳剂2, 4-二羧基二苯甲酮3份和偶联剂 Y -氨丙基三乙氧基硅烷3份，超声分散lOmin至均一状态，即得到一种用于立体光固化成 型技术的树脂。
[0026] 成型制件性能检测见表一。
[0027] 实例 5 (1)在装有搅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、双 酚S型环氧树脂40份、稀释剂乙氧化基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯20份、消泡剂环氧乙烷环 氧丙烷共聚醚3份、流平剂有机硅-环氧丙烷共聚物3份、阳离子型引发剂二芳基锍鐺盐6 份和自由基型光聚合引发剂氯化二苯甲酮6份，升温至70°C，搅拌约20min，得到淡黄色均 一液体； (2)在上述液体中加入超短玻纤15份、光稳剂氯化苯并三唑3份和偶联剂γ - (2, 3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷3份，超声分散20min