CN105884981B - 一种用于3d打印的低收缩率光固化树脂 - Google Patents

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Abstract

一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂，各组分质量百分比为：环氧树脂55‑85%，丙烯酸酯单体或丙烯酸酯预聚体0‑15%，活性稀释剂5‑40%，引发剂5‑15%，抗收缩剂2‑10%。采用本发明制备的光固化树脂材料，能有效降低材料的收缩率，缓解光固化扫描过程中因收缩而产生的工件变形，提高工件的成形精度。

Description

一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂
技术领域
本发明涉及光固化树脂材料，具体涉及一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂。
背景技术
光固化立体成形技术（Stereo Lithography Apparatus，SLA）由美国3D System公司在20世纪80年代后期推出，是目前技术最成熟和应用最为广泛的快速成形技术。SLA的成形方法可为，在计算机的控制下，激光按照截面形状沿光固化树脂液面扫描，使被扫描区域的树脂固化，然后，工作台下降一个截面的高度，已固化的前一层树脂被新一层液态树脂覆盖，进行第二层激光扫描，新固化的一层粘结在了前一层树脂薄片上，如此往复，直到全部成形。光固化树脂是实现SLA成形的关键技术之一，而树脂材料的收缩率是影响工件制造精度的主要因素。树脂固化收缩会导致收缩应力的产生，收缩较大时会引起工件的翘曲变形，甚至严重变形。因此研究一种收缩率低的光固化材料，用于减小光固化过程中工件发生的收缩变形，对提高工件成形精度具有积极的意义。
发明内容
本发明提供了一种3D打印的低收缩率光固化树脂，解决现有光固化树脂材料容易在3D打印过程中因收缩而产生的工件变形问题，提高工件的成形精度。
本发明可通过以下技术方案来实现：一种3D打印用低收缩率光固化树脂，其中，各组分质量百分比为：环氧树脂55-85%，丙烯酸酯单体或丙烯酸酯预聚体0-15%，活性稀释剂5-40%，引发剂5-15%，抗收缩剂2-10%。
优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，脂环族环氧树脂，氢化双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂中的一种或多种。
优选的，所述丙烯酸酯单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。优选体积收缩率小于10%的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯预聚体。
优选的，所述活性稀释剂为3-羟甲基-1-氧杂环丁烷，2-羟甲基氧杂环丁烷，3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷中的一种或多种。
优选的，所述引发剂为二芳基碘鎓六氟磷酸盐，二芳基碘鎓六氟砷酸盐，三芳基硫鎓六氟磷酸盐，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，二苯甲酮，安息香二甲醚，氯化二苯甲酮中的一种或多种。
优选的，所述抗收缩剂为纳米二氧化硅环氧树脂分散液。所述抗收缩剂含有大量的刚性二氧化硅颗粒，能均匀分散在树脂中，与基体树脂相容性好。在树脂固化收缩的过程中，所述抗收缩剂可作为刚性骨架或支撑，从而降低树脂的收缩率。另外，相较于其他无机填料，纳米二氧化硅几乎不会吸收或散射紫外光，不会对材料紫外光固化过程造成影响。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
1、本发明采用纳米二氧化硅环氧树脂分散液作为抗收缩剂，能有效降低材料的收缩率，且不会对光固化过程造成影响，有效缓解光固化过程中因收缩而产生的工件变形，提高工件的成形精度。
2、本发明采用收缩率小的丙烯酸酯单体或丙烯酸酯预聚体，能进一步降低材料的收缩率。
附图说明
图1为用于测试光固化收缩率的H形测试工件。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步地详细说明。
对比例
一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂，其中各组分质量百分比分别为：双酚A型E-51环氧树脂38%，氢化双酚A型环氧树脂24%，季戊四醇四丙烯酸酯8%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯7%，3-羟甲基-1-氧杂环丁烷10%，2-羟甲基氧杂环丁烷8%，引发剂5%。
实施例1
一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂，其中各组分质量百分比分别为：双酚A型E-51环氧树脂55%，乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10%，3-羟甲基-1-氧杂环丁烷10%，2-羟甲基氧杂环丁烷8%，纳米二氧化硅环氧树脂分散液5%，引发剂5%。
实施例2
一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂，其中各组分质量百分比分别为：双酚A型E-51环氧树脂15%，脂环族环氧树脂40%，氢化双酚A型环氧树脂30%，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯3%，3-羟甲基-1-氧杂环丁烷5%，纳米二氧化硅环氧树脂分散液2%，引发剂5%。
实施例3
一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂，其中各组分质量百分比分别为：双酚A型E-51环氧树脂12%，脂环族环氧树脂20%，氢化双酚A型环氧树脂35%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5%，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯5%，2-羟甲基氧杂环丁烷5%，3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷3%，纳米二氧化硅环氧树脂分散液10%，引发剂5%。
工件收缩率采用的测试方法为：通过在光固化快速成形设备中制作正立的H形工件，其形状及尺寸如图1所示。由于H形工件中部在制作过程中会发生横向收缩，导致工件上部尺寸与下部尺寸不一致，通过测量上部尺寸L2（对应CD距离）和下部尺寸L1（对应AB距离），计算H形工件的收缩率Sh=(L2-L1)/L1*100%。这种测试方法在实际应用中具有良好的指导意义，能较好的反映工件的收缩情况，进而反映光固化树脂材料的收缩情况。
将以上实施例得到的光固化树脂材料，通过在光固化快速成型机中制作上述的正立H形工件，分别测量L1和L2的实际尺寸，然后计算Sh=(L2-L1)/L1的值，来测量工件尺寸的收缩率。其数据如下表所示：
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均应属于本发明的保护范围。应当指出，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和修饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于3D打印的低收缩率光固化树脂，其特征在于，各组分质量百分比为：环氧树脂55-85％，丙烯酸酯单体0-15％，活性稀释剂5-40％，引发剂5-15％，纳米二氧化硅环氧树脂分散液2-10％，其中，所述丙烯酸酯单体为乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或多种，所述丙烯酸酯单体的体积收缩率小于10％。
2.根据权利要求1所述的低收缩率光固化树脂，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，脂环族环氧树脂，氢化双酚A型环氧树脂，双酚F型环氧树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的低收缩率光固化树脂，其特征在于，所述活性稀释剂为3-羟甲基-1-氧杂环丁烷，2-羟甲基氧杂环丁烷，3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的低收缩率光固化树脂，其特征在于，所述引发剂为二芳基碘鎓六氟磷酸盐，二芳基碘鎓六氟砷酸盐，三芳基硫鎓六氟磷酸盐，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，二苯甲酮，安息香二甲醚，氯化二苯甲酮中的一种或多种。
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