一種uv固化光敏材料及其在光固化3d打印機(jī)的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光敏性材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種UV固化光敏材料及其在光固化3D打印機(jī)的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]三維打印材料類似于噴墨打印材料，是與噴頭技術(shù)和材料性質(zhì)相結(jié)合的。在噴頭技術(shù)不斷提高下，可以打印的材料日益廣泛，包括金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料。不管是什么樣的噴射材料，都要求與噴頭相適應(yīng)，因此選擇合適的材料是問(wèn)題的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)有的3D打印材料，在高分子材料方向主要以熱塑性材料為主，主要涉及聚乳酸-聚乙醇酸共聚物、聚L-乳酸和ABS、尼龍等。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，因此被用于組織工程支架材料，它們也經(jīng)常通過(guò)3D打印來(lái)成形。相對(duì)與熱塑性材料的高能耗、揮發(fā)性氣味等對(duì)周邊環(huán)境可能產(chǎn)生的不利影響，光固化3D打印材料就屬于更為綠色的成型技術(shù)。無(wú)需加熱，即時(shí)家庭使用也無(wú)安全隱患，并且該材料成分為液體組合物，可以通過(guò)彩色打印機(jī)的配色原理打印出各種顏色制品，使得應(yīng)用范圍更加的廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種UV固化光敏材料，該UV固化光敏材料不會(huì)發(fā)生暗反應(yīng)，在不接觸紫外光的情況下，不會(huì)反應(yīng)聚合而產(chǎn)生絮凝。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種UV固化光敏材料的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種UV固化光敏材料，包括如下重量份的原料:
丙烯酸酯類齊聚物 48-65份活性稀釋劑25-70份
光引發(fā)劑1-5份
助劑0.2-10份。
[0006]優(yōu)選的，包括如下重量份的原料:
丙烯酸酯類齊聚物 52-60份活性稀釋劑35-60份
光引發(fā)劑2-4份
助劑2-8份。
[0007]更為優(yōu)選的，包括如下重量份的原料:
丙烯酸酯類齊聚物 56份
活性稀釋劑45份光引發(fā)劑3份助劑5份。
[0008]本發(fā)明的UV固化光敏材料屬于無(wú)毒、不易燃、揮發(fā)性小的液態(tài)樹(shù)脂組合物，不會(huì)發(fā)生暗反應(yīng)，在不接觸紫外光的情況下，不會(huì)反應(yīng)聚合而產(chǎn)生絮凝。本發(fā)明的UV固化光敏材料的顆粒粒徑控制在Iym以下，表面張力35-38mN/m之間，粘度為10_12mPa.s, pH值為7.2-7.6。
[0009]本發(fā)明的UV固化光敏材料采用自由基光固化體系，具有固化速度快、原料豐富和性能可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]優(yōu)選的，所述丙烯酸酯類齊聚物包括環(huán)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種。
[0011]本發(fā)明通過(guò)采用上述丙烯酸酯類齊聚物，制得的UV固化光敏材料不會(huì)發(fā)生暗反應(yīng)，在不接觸紫外光的情況下，不會(huì)反應(yīng)聚合而產(chǎn)生絮凝。
[0012]優(yōu)選的，所述丙烯酸酯類齊聚物是由環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯組成的混合物；或者，所述丙烯酸酯類齊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組成的混合物。
[0013]本發(fā)明通過(guò)采用上述原料作為丙烯酸酯類齊聚物復(fù)配使用時(shí)，制得的UV固化光敏材料性能更佳。
[0014]更為優(yōu)選的，所述丙烯酸酯類齊聚物是由環(huán)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組成的混合物；或者，所述丙烯酸酯類齊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組成的混合物。
[0015]優(yōu)選的，所述活性稀釋劑包括單官能團(tuán)丙烯酸酯、雙官能團(tuán)丙烯酸酯、多官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體、含甲氧端基的單官能團(tuán)丙烯酸酯、含氨基甲酸酯的單官能團(tuán)丙烯酸酯和環(huán)碳酸酯的單官能團(tuán)丙烯酸酯中的至少一種。
[0016]本發(fā)明通過(guò)采用上述活性稀釋劑，可以稀釋低聚物，調(diào)節(jié)體系粘度；參與光固化過(guò)程，影響體系光固化速度；影響固化膜的各種性能。
[0017]優(yōu)選的，所述活性稀釋劑是由單官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體和含甲氧端基的單官能團(tuán)丙烯酸酯組成的混合物；或者，所述活性稀釋劑是由雙官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體和含氨基甲酸酯的單官能團(tuán)丙烯酸酯組成的混合物；或者，所述活性稀釋劑是由多官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體和環(huán)碳酸酯的單官能團(tuán)丙烯酸酯組成的混合物。
[0018]本發(fā)明通過(guò)采用上述原料作為活性稀釋劑復(fù)配使用時(shí)，制得的UV固化光敏材料形成的固化膜性能更佳。
[0019]更為優(yōu)選的，所述活性稀釋劑是由單官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體和含甲氧端基的單官能團(tuán)丙烯酸酯以重量比1:0.8-1.2:1.4-2.2組成的混合物；或者，所述活性稀釋劑是由雙官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體和含氨基甲酸酯的單官能團(tuán)丙烯酸酯以重量比1:
0.5-1.5:1.8-2.6組成的混合物；或者，所述活性稀釋劑是由多官能團(tuán)丙烯酸酯、乙烯基類單體和環(huán)碳酸酯的單官能團(tuán)丙烯酸酯以重量比1:1.4-2.2:2.6-3.4組成的混合物。
[0020]優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑包括苯偶姻類、苯偶酰類、芳酮/硫醇類、有機(jī)含硫類、二烷氧基苯乙酮、α-羥烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氧化物、芳基過(guò)氧酯、酯化肟酮、苯甲酰甲酸酯、活性胺、二苯甲酮、硫雜蒽酮、蒽醌、樟腦醌和3-酮基香豆素中的至少一種。
[0021]本發(fā)明通過(guò)采用上述光引發(fā)劑，其具有良好的溶解性和反應(yīng)活性，用量少，引發(fā)效率高，固化速度快。
[0022]優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑包括苯偶姻類、苯偶酰類、芳酮/硫醇類、有機(jī)含硫類、二烷氧基苯乙酮、α-羥烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、?；⒀趸铩⒎蓟^(guò)氧酯、酯化肟酮、苯甲酰甲酸酯、活性胺、二苯甲酮、硫雜蒽酮、蒽醌、樟腦醌和3-酮基香豆素中的至少一種。
[0023]本發(fā)明通過(guò)采用上述原料作為光引發(fā)劑復(fù)配使用時(shí)，其固化速度更快，固化效果好。
[0024]更為優(yōu)選的，所述光引發(fā)劑是由二烷氧基苯乙酮、?；⒀趸?、苯甲酰甲酸酯和硫雜蒽酮以重量比0.8-1.2:1:1.6-2.4組成的混合物；或者，所述光引發(fā)劑是由α -羥烷基苯酮、芳基過(guò)氧酯、活性胺和樟腦醌以重量比1.4-2.2:1:2-4組成的混合物；或者，所述光引發(fā)劑是由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組成的混合物。
[0025]優(yōu)選的，所述助劑包括填料、流平劑、阻聚劑、光穩(wěn)定劑、防沉降劑、表面活性劑和染料中的至少一種。
[0026]更為優(yōu)選的，所述助劑包括填料1-2份、防沉降劑0.2-0.34份、染料
0.0003-0.0005份、以及其它助劑0.2-4份。其它助劑包括流平劑0.05-1份、阻聚劑0.05-1份、光穩(wěn)定劑0.05-1份和表面活性劑0.05-1份。
[0027]優(yōu)選的，所述填料包括鈦白粉、碳酸鈣和滑石粉中的至少一種。本發(fā)明通過(guò)采用上述填料，可以降低成型制件的收縮率，提高制品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度；可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等，大多數(shù)填料能提高材料沖擊強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度，但不能提高拉伸強(qiáng)度；可提高顏料的著色效果；具有極好的光穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性；有增容作用，可降低成本，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。更為優(yōu)選的，所述填料是由鈦白粉、碳酸鈣和滑石粉以重量比1:0.8-1.2:1.5-2.5組成的混合物。
[0028]優(yōu)選的，所述流平劑包括聚醚改性有機(jī)硅氧烷、聚酯改性有機(jī)硅氧烷和丙烯酸共聚物中的至少一種。本發(fā)明通過(guò)采用上述流平劑，可以提高光敏材料的均一性。更為優(yōu)選的，所述流平劑是由聚醚改性有機(jī)硅氧烷、聚酯改性有機(jī)硅氧烷和丙烯酸共聚物以重量比
1.4-2.2:1:0.5-1.5組成的混合物。
[0029]優(yōu)選的，所述阻聚劑包括四氯苯醌、I, 4-萘醌、對(duì)苯二酚、叔丁基鄰苯二酚和環(huán)