CN106221134A - 一种3d打印用光固化树脂材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印用光固化树脂材料，按照重量份数计，材料配方中包括：环氧丙烯酸树脂75‑90份，聚乙烯吡咯烷酮20‑40份，活性稀释单体0.5‑2份，光引发剂1‑4份，助剂1‑5份，其中，将活性稀释单体加入至环氧丙烯酸树脂中，搅拌均匀成稀释状态，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后向体系中加入光引发剂和助剂，体系升温至80‑90℃，充分搅拌均匀，冷却至室温，制得光固化树脂材料。本发明在基体材料中添加了聚乙烯吡咯烷酮来增加了树脂的流动性，与活性稀释单体配合，双重作用增强了整个树脂体系的流动性，提高了3D打印的成型效果，并且整个体系中没有添加甲醛等有毒害物质，材料健康安全。

Description

一种3D打印用光固化树脂材料

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种3D打印用光固化树脂材料。

背景技术

三维快速成型技术是现在制造技术中较为热门的技术，是一种叠层制造技术，其原理是通过向物品分层添加材料创造实物。其通过离散获得堆积的路径、限制和方式，通过堆积材料叠加形成三维实体，与计算机系统结合，以提高快速成型效率和精度，与传统的去除成型形成鲜明的对照，其工艺流程主要包括三维模型构造、近似处理、切片处理、截面加工、截面叠加、后处理等。

其中3DP工艺采用三维立体成型，通过喷头用粘结剂将零件的截面打印在材料粉末上面，或者将成型树脂一层一层喷出，分别固化粘结成型，其成型过程是将各个二维截面重叠粘结成为一个三维实体，该方法具有速度快的有点，适合制造各种复杂形状的零部件，并且无污染。

其中，光固化立体成型技术在大物件、精细度、快速成型等方面有其它成型技术无法比拟的优点，但是其成本相对较高。在3D打印光固化材料方面，要求材料具有较低的粘度、固化速度快、固化后的强度高、柔韧性适中，但是现在常用的光固化树脂由于其本身分子结构性能的影响，相对粘度较高，需要配合大量的稀释剂使用，相对成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种3D打印用光固化树脂材料，本发明在基体材料中添加了聚乙烯吡咯烷酮来增加了树脂的流动性，使树脂在整个材料体系中流动性更好，与活性稀释单体配合，双重作用增强了整个树脂体系的流动性，提高了3D打印的成型效果，并且整个体系中没有添加甲醛等有毒害物质，材料健康安全。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种3D打印用光固化树脂材料，按照重量份数计，材料配方中包括：

其中，将所述活性稀释单体加入至所述环氧丙烯酸树脂中，搅拌均匀成稀释状态，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后向体系中加入光引发剂和助剂，体系升温至80-90℃，充分搅拌均匀，冷却至室温，制得光固化树脂材料。

进一步优选地，所述活性稀释单体包括以下中的一种或几种：N-乙烯基吡咯烷酮、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚。

进一步优选地，所述光引发剂包括1-羟基环己基苯甲酮或2-乙基-9,10-二甲氧基蒽。

进一步优选地，所述助剂包括：流平剂、抗氧剂、阻聚剂。

进一步优选地，所述抗氧剂包括以下中的一种或几种：叔丁基对苯二酚、亚磷酸三壬基苯基酯、二亚磷酸酯季戊四醇二异葵酯。

进一步优选地，所述阻聚剂包括以下中的一种或几种：氧化铜、硫酸铜、硫酸亚铁。

本发明的有益效果是:

本发明中选用环氧丙烯酸树脂作为材料的基础树脂，环氧丙烯酸树脂易得、成本相对较低，为了提高环氧丙烯酸树脂的流动性，在体系中添加了一定量的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮能够增加环氧丙烯酸树脂的流动性，然后配合少量的活性稀释单体，有助于降低了整个树脂体系的粘度，无需大量活性稀释剂，光固化速度较快，并且光固化后材料的力学性能较好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

实施例1中公开了一种3D打印用光固化树脂材料，材料的配方如表1中所示。

表1实施例1中的配方表

组分	含量(质量份)
		环氧丙烯酸树脂	80
聚乙烯吡咯烷酮	30
		活性稀释单体	1.5
光引发剂	2.5
		助剂	3

实施例2

实施例2中公开了一种3D打印用光固化树脂材料，材料的配方如表2中所示。

表2实施例2中的配方表

组分	含量(质量份)
		环氧丙烯酸树脂	75
聚乙烯吡咯烷酮	20
		活性稀释单体	0.5
光引发剂	1
		助剂	1

实施例3

实施例3中公开了一种3D打印用光固化树脂材料，材料的配方如表3中所示。

表3实施例3中的配方表

组分	含量(质量份)
		环氧丙烯酸树脂	90
聚乙烯吡咯烷酮	40
		活性稀释单体	2
光引发剂	4
		助剂	5

对比例

对比例中以实施例1为对比，其配方如表4中所示。

表4对比例中的配方表

组分	含量(质量份)
		环氧丙烯酸树脂	80
活性稀释单体	1.5
		光引发剂	2.5
助剂	3

除了上述实施例1-3的实施例之外，还设计了其它实施例，通过选择不同的活性稀释单体、光引发剂和助剂，通过大量实验例对比，活性稀释单体、光引发剂和助剂在含量相同的情况下，选用不同的组分，对材料整体性能的影响不大，从整体材料体系中，树脂的流动性能对成品的影响最大。

具体的，上述活性稀释单体可以是：N-乙烯基吡咯烷酮、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚。

上述光引发剂包括1-羟基环己基苯甲酮或2-乙基-9,10-二甲氧基蒽。

上述助剂包括：流平剂、抗氧剂、阻聚剂，其中，上述抗氧剂包括以下中的一种或几种：叔丁基对苯二酚、亚磷酸三壬基苯基酯、二亚磷酸酯季戊四醇二异葵酯。上述阻聚剂可以是：氧化铜、硫酸铜、硫酸亚铁。

其中，上述阻聚剂的含量要严格控制，阻聚剂的含量过多，影响最终产品的光固化性能，阻聚剂的用量占助剂中的1.0％。

性能测试

将上述表1-4中的四组材料按照表中组分配置成材料，将上述活性稀释单体加入至上述环氧丙烯酸树脂中，搅拌均匀成稀释状态，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后向体系中加入光引发剂和助剂，体系升温至80-90℃，充分搅拌均匀，冷却至室温，制得光固化树脂材料。

采用3D打印机进行打印测试，实验表明实施例1-3中的材料，在40-45℃的喷头环境下，正常喷射，无溅射现象，并且固化后体积收缩较小，其中实施例1中的固化收缩率为0.9％，实施例2中的固化收缩率为1.3％，实施例3中的固化收缩率为1.2％，实施例1中的材料打印出来的产品稳定性相对较好，实施例1-3中的产品固化后均没有明显变形。

对比例中的材料，在40-45℃的喷头环境下，开始正常喷射，中后过程中，出现溅射现象，并且固化后的产品收缩率为6.7％，产品稳定性相对较差。并且打印成型后的产品固化时间较实施例1-3中的固化时间长。

选用环氧丙烯酸树脂作为材料的基础树脂，环氧丙烯酸树脂易得、成本相对较低，为了提高环氧丙烯酸树脂的流动性，在体系中添加了一定量的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮能够增加环氧丙烯酸树脂的流动性，然后配合少量的活性稀释单体，有助于降低了整个树脂体系的粘度，无需大量活性稀释剂，光固化速度较快，并且光固化后材料的力学性能较好。

实施例1-3的材料中采用环氧丙烯酸树脂，在体系中添加了一定量的聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮能够增加环氧丙烯酸树脂的流动性，有助于降低了体系的粘度，无需大量活性稀释剂，光固化速度较快，并且光固化后材料的力学性能较好。

实施例1-3的材料粘度相对较低，在40-45℃的喷头工作温度下，喷射正常，无溅射现象出现，并且材料固化后的体积收缩较小，无明显变形现象，材料综合力学性能较好。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种3D打印用光固化树脂材料，其特征在于，按照重量份数计，材料配方中包括：

其中，将所述活性稀释单体加入至所述环氧丙烯酸树脂中，搅拌均匀成稀释状态，然后加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀；然后向体系中加入光引发剂和助剂，体系升温至80-90℃，充分搅拌均匀，冷却至室温，制得光固化树脂材料。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印用光固化树脂材料，其特征在于，所述活性稀释单体包括以下中的一种或几种：N-乙烯基吡咯烷酮、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印用光固化树脂材料，其特征在于，所述光引发剂包括1-羟基环己基苯甲酮或2-乙基-9,10-二甲氧基蒽。

4.根据权利要求1所述的一种喷射式3D打印光固化材料，其特征在于，所述助剂包括：流平剂、抗氧剂、阻聚剂。

5.根据权利要求4所述的一种喷射式3D打印光固化材料，其特征在于，所述抗氧剂包括以下中的一种或几种：叔丁基对苯二酚、亚磷酸三壬基苯基酯、二亚磷酸酯季戊四醇二异葵酯。

6.根据权利要求4所述的一种喷射式3D打印光固化材料，其特征在于，所述阻聚剂包括以下中的一种或几种：氧化铜、硫酸铜、硫酸亚铁。