CN105294929A - 一种核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光固化材料技术领域，具体为一种核壳粒子与丙烯酸酯的光固化材料及其制备方法。该材料由丙烯酸酯、经过表面处理的核壳粒子及光引发剂组成。本发明是将核壳粒子加入到丙烯酸酯及光引发剂的混合物中，并进行高速机械搅拌。核壳粒子与混合物体系具有良好的相容性。本发明的材料在405纳米波长光照射下固化成型，外观呈现半透明。该复合材料可应用于3D打印的数字投影成型(DLP)技术。
Description
技术领域
本发明属于光固化材料技术领域，具体涉及了核壳粒子复合丙烯酸酯的光固化材料及其制备方法。
背景技术
核壳粒子一般由中心的核和包覆在外部的壳组成，核层部分可由多种材料组成，包括高分子、无机物和金属等，而壳层则可以改变并赋予粒子光，电，磁，催化等不同特性，并影响其与基体材料的相容性。核壳粒子融合了材料各组分本身的优点，展示了优于各组分的优异性能；并由于其特有的结构特征而使其性能的可控性强，因而在众多领域有广泛的应用，也对于树脂性能的改善具有较为明显的作用。
紫外光固化是通过光引发剂产生自由基等，交联不饱和键进行。在紫外光辐射下，液态树脂中的光引发剂被激发，产生自由基或阳离子，引发材料中带不饱和键的化合物发生聚合反应，交联成网状固化膜。几乎所有成分参与交联聚合，可视为100%固含量材料。3D打印（3DPrinting）技术属于增材制造或增量制造方法，是指一种与传统的材料去除加工方法截然相反的，通过增加材料、逐层制造方式，获得与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型。DLP数字投影成型（DLP）基于光固化机理，采用动态掩膜曝光来实现单位时间面图形固化成型，可以大大提高成形速率，为获得一类更低制造成本、更高成型速度的3D打印级提供了一种崭新而有效的技术方案。近几年来，国内外开发的DLP光固化材料，在放置一段时间后容易开裂；并且力学性能和尺寸稳定性均有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料及其制备方法。
本发明提供的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，是由核壳粒子与丙烯酸酯及光引发剂进行复合而制备得到，所用的原材料按质量份数计如下：
丙烯酸酯85-95；
核壳粒子10-2；
光引发剂5-3。
本发明中，所述核壳粒子的核层和壳层均由丙烯酸酯树脂构成，粒径在100纳米到1微米之间。
本发明中，核壳粒子核层与壳层的组成均为丙烯酸酯，且与基体树脂材料具有良好的相容性。良好的相容性能够增加核壳粒子与树脂基体之间的相互作用力，使复合材料的力学性能得到提高。相似的材料包括但不限于:EXL-2314,EXL2300G。
本发明中，复合材料的制备工艺为通过高速机械搅拌，使丙烯酸酯与核壳粒子充分混合，减少核壳粒子中的团聚，提高材料的性能。
本发明中，丙烯酸酯包含以下化合物中的一种或几种：丙烯酸正丁酯，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酰吗啉，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，四氢呋喃丙烯酸酯，月桂酸丙烯酸酯。
本发明中，丙烯酸酯包含以下化合物中的一种或几种：三丙二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇五丙烯酸酯，双季戊四醇六丙烯酸酯。上述单体含有不饱和双键，能够形成链增长反应。
本发明中，所述光引发剂是Easepi784。
本发明提供的核壳粒子改性的光固化材料的制备方法，具体步骤如下：将丙烯酸酯与光引发剂共混；再根据质量比加入核壳粒子，进行高速搅拌，使体系达到均一稳定，即得到所需的复合材料。
本发明制备的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，在405纳米波长光的照射下固化成型，即获半透明、强度和硬度高的器件。
本发明的复合材料可应用于3D打印的DLP技术，所用光源波长是405纳米。
具体实施方式
实施例1
将核壳粒子EXL2314在烘箱中60℃下干燥4小时，除去表面残余水分，研磨后用6250目的筛网筛去团聚颗粒。将丙烯酸丁酯，三丙二醇二丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯按照1：5：4的比例共混1小时，转速为350转/分，树脂总质量为90g。之后，将反应体系温度升至50摄氏度，并用锡箔纸包覆反应器以隔绝光照后，再加入5g的光引发剂Easepi784，保温搅拌1小时。关闭加热，待体系温度回到室温后加入5g核壳粒子，将转速调节为2000转/分钟，高速搅拌2小时之后得到半透明的，均一，稳定的体系。该材料在405纳米的光源的照射下可以固化成型并应用于3D打印的DLP技术。
实施例2
将核壳粒子EXL2314在烘箱中60℃下干燥4小时，除去表面残余水分，研磨后用6250目的筛网筛去团聚颗粒。将丙烯酸丁酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯按照1：6：3的比例共混1小时，转速为350转/分，树脂总质量为85g。之后，将反应体系温度升至50摄氏度，并用锡箔纸包覆反应器以隔绝光照后，再加入5g的光引发剂Easepi784，保温搅拌1小时。关闭加热，待体系温度回到室温后加入10g核壳粒子，将转速调节为2000转/分钟，高速搅拌2小时之后得到半透明的均一稳定的体系。该材料在405纳米的光源的照射下可以固化成型并应用于3D打印的DLP技术。
实施例3
将核壳粒子EXL2300G在烘箱中60℃下干燥4小时，除去表面残余水分，研磨后用6250目的筛网筛去团聚颗粒。将甲基丙烯酸甲酯，三丙二醇二丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯按照1：5：4的比例共混1小时，转速为350转/分，树脂总质量为95g。之后，将反应体系温度升至50摄氏度，并用锡箔纸包覆反应器以隔绝光照后，再加入3g的光引发剂Easepi784，保温搅拌1小时。关闭加热，待体系温度回到室温后加入2g核壳粒子，将转速调节为2000转/分钟，高速搅拌2小时之后得到半透明的，均一，稳定的体系。该材料在405纳米的光源的照射下可以固化成型并应用于3D打印的DLP技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于由核壳粒子与丙烯酸酯及光引发剂进行复合而制备得到，所用的原材料按质量份数计如下：
丙烯酸酯85-95；
核壳粒子10-2；
光引发剂5-3。
2.根据权利要求1所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的核壳粒子粒径在100纳米到1微米之间。
3.根据权利要求1所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的核壳粒子核层与壳层的组成均为丙烯酸酯，且与基体树脂材料具有良好的相容性。
4.根据权利要求1所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的丙烯酸酯为以下化合物中的一种或几种：丙烯酸正丁酯，丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酰吗啉，环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯，四氢呋喃丙烯酸酯，月桂酸丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的丙烯酸酯为以下化合物中的一种或几种：三丙二醇二丙烯酸酯，1，6-己二醇二丙烯酸酯，乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯，二季戊四醇五丙烯酸酯，双季戊四醇六丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于所述的光引发剂是Easepi784。
7.如权利要求1-6之一所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将丙烯酸酯与光引发剂共混；再根据质量比加入核壳粒子，进行高速搅拌，使体系达到均一稳定，即得到所需的复合材料。
8.根据权利要求1-6之一所述的核壳粒子与丙烯酸酯复合的光固化材料，其特征在于在405纳米波长光的照射下固化成型，即获半透明、强度和硬度高的器件。
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