阅读说明：本技术 一种适用于光固化成型3d打印技术的新型光敏树脂 (Novel photosensitive resin suitable for photocuring forming 3D printing technology ) 是由 不公告发明人 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于光固化成型3D打印技术的新型光敏树脂,它由以下按重量份配比的原料制成：二官能度丙烯酸酯低聚物(JAZO-401)10-20份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯(JAZO-303)10-20份、三缩丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)20-40份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173光引发剂,简称HMPF)0.5-2份、废弃木薯渣10-40份。通过此种方案合成一种含两种低聚物的自由基聚合型光敏树脂,其力学性能较单一组分的纯丙烯酸酯树脂有极大的提高,并且可以降低成本,对废弃物进行高值化利用提供了另一种途径；本发明的废弃纤维增强型光敏树脂具有反应活性高,凝胶率高(凝胶含量达到99.22%),力学性能较好(断裂伸长率为4.97%,拉伸强度为28.98 MPa,弹性模量为841.11 MPa),对固化设备及环境要求较低等特点。(The invention discloses a novel photosensitive resin suitable for a photocuring molding 3D printing technology, which is prepared from the following raw materials in parts by weight: 10-20 parts of difunctional acrylate oligomer (JAZO-401), 10-20 parts of hexafunctional polyurethane acrylate (JAZO-303), 20-40 parts of tripropylene glycol diacrylate (TPGDA), 0.5-2 parts of 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-acetone (1173 photoinitiator, HMPF for short) and 10-40 parts of waste cassava residue. The free radical polymerization type photosensitive resin containing two oligomers is synthesized by the scheme, the mechanical property of the resin is greatly improved compared with that of pure acrylate resin with a single component, the cost can be reduced, and another way is provided for high-valued utilization of wastes; the waste fiber reinforced photosensitive resin has the characteristics of high reactivity, high gel rate (the gel content reaches 99.22%), good mechanical properties (the elongation at break is 4.97%, the tensile strength is 28.98 MPa, the elastic modulus is 841.11 MPa), low requirements on curing equipment and environment and the like.)

一种适用于光固化成型3D打印技术的新型光敏树脂

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种适用于光固化成型3D打印技术的新型光敏树脂的制备。

背景技术

光固化成型3D打印技术是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，光敏树脂材料在紫外光照射下，引起光敏树脂辐射聚合，形成交联聚合物，制造出固体实体产品。光敏树脂具有经济、高效、环保、节能、适应性强等特点，在包装印刷、汽车工业、医疗卫生、航空航天、电子通信等领域都有着广泛的应用和广阔的市场。

目前，现有光敏树脂本身成本较高，且存在光固化成型件后硬度低、耐热性差、力学性能差等问题，这些固有缺陷造成了成型件不能直接作为功能件使用，限制了光固化成型材料的应用范围。木薯渣含有纤维素，纤维素有良好的韧性、分散性和化学稳定性，在光敏树脂改性中可以充当增强剂的作用。鉴于国内现阶段对光敏树脂的研究不足，在某些方面仍处于探索阶段

因此，利用现有原料制备一种性能较好的光敏树脂，探索一种新型的光敏树脂配方及其制备工艺，为国内进行光固化树脂的相关研究积累经验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于光固化成型3D打印技术的新型光敏树脂的配方和制备工艺，此种方案合成一种含两种低聚物的自由基聚合型光敏树脂，其性能较单一组分的纯丙烯酸酯树脂有极大的提高，并且可以降低成本，对废弃物进行高值化利用提供了另一种途径；本发明的废弃纤维增强型光敏树脂具有反应活性高，凝胶率高，力学性能较好，具有对固化设备及环境要求较低等特点。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种适用于光固化成型3D打印技术的新型光敏树脂，它由以下按重量份配比的原料制成：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）10-20份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）10-20份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）20-40份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）0.5-2份、废弃木薯渣10-40份。

制备方法包括如下操作步骤：

S1、预处理：将购买的工业木薯渣加入已经配制好的浓度为10-15%双氧水中，后放入超声功率为60W、温度为50-60℃的超声波清洗仪中清洗30-40min，进行辅助脱色，后蒸馏水洗涤、抽滤，重复两次。之后放入烘箱105℃烘至恒重，粉碎过60目筛备用；

S2、称取：在通风厨中使用分析天平准确称量浓度为3-5%的1173光引发剂、纯丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和活性稀释剂TPGDA放入容器中避光密封保存备用；

S3、混合：将步骤S2称取的树脂混合物放在数显恒温磁力搅拌器上60℃恒温以200-300rpm速度搅拌30-60min，加入已预处理好的木薯渣，继续以300-400rpm速度常温搅拌30-60min，所得到的无色透明液体即为制备好的液态光敏树脂，将盛装液态光敏树脂的药品瓶放在超声波清洗器中超声30-40min，除尽气泡后，置于暗处备用；

S4、成膜：将步骤S3混合后的树脂加入到聚四氟乙烯模具中，液态树脂的高度约为模具深度的二分之一，模具置于水平的桌面，混合树脂中少许气泡可用洗耳球吹破；

S5、固化：将装好液态光敏树脂的模具置于紫外灯下固化，紫外灯功率为80 W，峰值波长为365nm，紫外灯固化照射高度为10cm，固化时间为3-5min，固化完成后，关掉紫外灯，将模具中的树脂片材取出即可；

本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的3D打印光敏树脂中所选组分：低聚物、光引发剂、活性稀释剂等对皮肤刺激低、毒性小、价格较便宜，最大程度上保护人体健康和节省成本；

（2）本发明旨在充分利用废弃纤维素资源，提高了3D打印光敏树脂中纤维素的固载量；

（2）本发明的3D打印光敏树脂含有木薯渣的纤维素成分，可提高成型件的力学性能，拉伸强度和杨氏模量得到明显的提高。

具体实施方式

本发明的制备原料中，采用的二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）为主料、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）、废弃木薯渣为助剂，主料和助剂的所需原料按重量份配比是：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）10-20份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）10-20份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）20-40份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）0.5-2份、废弃木薯渣10-40份。

以下是本发明的具体实施例：

实施例1

原料按重量份配比是：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）10份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）10份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）40份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）1份、废弃木薯渣39份；

本实施例3D打印光敏树脂的制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将购买的工业木薯渣加入已经配制好的浓度为10%双氧水中，后放入超声功率为60W、温度为50-60℃的超声波清洗仪中清洗30min，进行辅助脱色，后蒸馏水洗涤、抽滤，重复两次。之后放入烘箱105℃烘至恒重，粉碎过60目筛备用；

S2、称取：在通风厨中使用分析天平准确称量浓度为3%的1173光引发剂、纯丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和活性稀释剂TPGDA放入容器中避光密封保存备用；

S3、混合：将步骤S2称取的树脂混合物放在数显恒温磁力搅拌器上60℃恒温以200rpm速度搅拌30min，加入已预处理好的木薯渣，继续以300rpm速度常温搅拌30min，所得到的无色透明液体即为制备好的液态光敏树脂，将盛装液态光敏树脂的药品瓶放在超声波清洗器中超声30min，除尽气泡后，置于暗处备用；

S4、成膜：将步骤S3混合后的树脂加入到聚四氟乙烯模具中，液态树脂的高度约为模具深度的二分之一，模具置于水平的桌面，混合树脂中少许气泡可用洗耳球吹破；

S5、固化：将装好液态光敏树脂的模具置于紫外灯下固化，紫外灯功率为80 W，峰值波长为365nm，紫外灯固化照射高度为10cm，固化时间为3min，固化完成后，关掉紫外灯，将模具中的树脂片材取出即可；

实施例2

原料按重量份配比是：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）20份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）20份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）20份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）2份、废弃木薯渣38份；

本实施例3D打印光敏树脂的制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将购买的工业木薯渣加入已经配制好的浓度为15%双氧水中，后放入超声功率为60W、温度为50-60℃的超声波清洗仪中清洗40min，进行辅助脱色，后蒸馏水洗涤、抽滤，重复两次。之后放入烘箱105℃烘至恒重，粉碎过60目筛备用；

S2、称取：在通风厨中使用分析天平准确称量浓度为5%的1173光引发剂、纯丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和活性稀释剂TPGDA放入容器中避光密封保存备用；

S3、混合：将步骤S2称取的树脂混合物放在数显恒温磁力搅拌器上60℃恒温以300rpm速度搅拌60min，加入已预处理好的木薯渣，继续以400rpm速度常温搅拌60min，所得到的无色透明液体即为制备好的液态光敏树脂，将盛装液态光敏树脂的药品瓶放在超声波清洗器中超声40min，除尽气泡后，置于暗处备用；

S4、成膜：将步骤S3混合后的树脂加入到聚四氟乙烯模具中，液态树脂的高度约为模具深度的二分之一，模具置于水平的桌面，混合树脂中少许气泡可用洗耳球吹破；

S5、固化：将装好液态光敏树脂的模具置于紫外灯下固化，紫外灯功率为80 W，峰值波长为365nm，紫外灯固化照射高度为10cm，固化时间为5min，固化完成后，关掉紫外灯，将模具中的树脂片材取出即可；

实施例3

原料按重量份配比是：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）20份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）20份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）40份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）0.5份、废弃木薯渣19.5份；

本实施例3D打印光敏树脂的制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将购买的工业木薯渣加入已经配制好的浓度为10%双氧水中，后放入超声功率为60W、温度为60℃的超声波清洗仪中清洗30min，进行辅助脱色，后蒸馏水洗涤、抽滤，重复两次。之后放入烘箱105℃烘至恒重，粉碎过60目筛备用；

S2、称取：在通风厨中使用分析天平准确称量浓度为3%的1173光引发剂、纯丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和活性稀释剂TPGDA放入容器中避光密封保存备用；

S3、混合：将步骤S2称取的树脂混合物放在数显恒温磁力搅拌器上60℃恒温以300rpm速度搅拌60min，加入已预处理好的木薯渣，继续以300-400rpm速度常温搅拌60min，所得到的无色透明液体即为制备好的液态光敏树脂，将盛装液态光敏树脂的药品瓶放在超声波清洗器中超声30min，除尽气泡后，置于暗处备用；

S4、成膜：将步骤S3混合后的树脂加入到聚四氟乙烯模具中，液态树脂的高度约为模具深度的二分之一，模具置于水平的桌面，混合树脂中少许气泡可用洗耳球吹破；

S5、固化：将装好液态光敏树脂的模具置于紫外灯下固化，紫外灯功率为80 W，峰值波长为365nm，紫外灯固化照射高度为10cm，固化时间为5min，固化完成后，关掉紫外灯，将模具中的树脂片材取出即可；

实施例4

原料按重量份配比是：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）15份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）15份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）30份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）1份、废弃木薯渣39份。

本实施例3D打印光敏树脂的制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将购买的工业木薯渣加入已经配制好的浓度为15%双氧水中，后放入超声功率为60W、温度为50-60℃的超声波清洗仪中清洗40min，进行辅助脱色，后蒸馏水洗涤、抽滤，重复两次。之后放入烘箱105℃烘至恒重，粉碎过60目筛备用；

S2、称取：在通风厨中使用分析天平准确称量浓度为5%的1173光引发剂、纯丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和活性稀释剂TPGDA放入容器中避光密封保存备用；

S3、混合：将步骤S2称取的树脂混合物放在数显恒温磁力搅拌器上60℃恒温以300rpm速度搅拌60min，加入已预处理好的木薯渣，继续以400rpm速度常温搅拌60min，所得到的无色透明液体即为制备好的液态光敏树脂，将盛装液态光敏树脂的药品瓶放在超声波清洗器中超声40min，除尽气泡后，置于暗处备用；

S4、成膜：将步骤S3混合后的树脂加入到聚四氟乙烯模具中，液态树脂的高度约为模具深度的二分之一，模具置于水平的桌面，混合树脂中少许气泡可用洗耳球吹破；

S5、固化：将装好液态光敏树脂的模具置于紫外灯下固化，紫外灯功率为80 W，峰值波长为365nm，紫外灯固化照射高度为10cm，固化时间为5min，固化完成后，关掉紫外灯，将模具中的树脂片材取出即可；

实施例5

原料按重量份配比是：二官能度丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）20份、六官能度聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）20份、三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）38份、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（1173光引发剂，简称HMPF）2份、废弃木薯渣20份。

本实施例3D打印光敏树脂的制备方法包括以下步骤：

S1、预处理：将购买的工业木薯渣加入已经配制好的浓度为12%双氧水中，后放入超声功率为60W、温度为55℃的超声波清洗仪中清洗35min，进行辅助脱色，后蒸馏水洗涤、抽滤，重复两次。之后放入烘箱105℃烘至恒重，粉碎过60目筛备用；

S2、称取：在通风厨中使用分析天平准确称量浓度为4%的1173光引发剂、纯丙烯酸酯低聚物（JAZO-401）、聚氨酯丙烯酸酯（JAZO-303）和活性稀释剂TPGDA放入容器中避光密封保存备用；

S3、混合：将步骤S2称取的树脂混合物放在数显恒温磁力搅拌器上60℃恒温以270rpm速度搅拌50min，加入已预处理好的木薯渣，继续以370rpm速度常温搅拌50min，所得到的无色透明液体即为制备好的液态光敏树脂，将盛装液态光敏树脂的药品瓶放在超声波清洗器中超声35min，除尽气泡后，置于暗处备用；

S4、成膜：将步骤S3混合后的树脂加入到聚四氟乙烯模具中，液态树脂的高度约为模具深度的二分之一，模具置于水平的桌面，混合树脂中少许气泡可用洗耳球吹破；

S5、固化：将装好液态光敏树脂的模具置于紫外灯下固化，紫外灯功率为80 W，峰值波长为365nm，紫外灯固化照射高度为10cm，固化时间为4min，固化完成后，关掉紫外灯，将模具中的树脂片材取出即可；

以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。