本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種埃洛石納米管復(fù)合樹脂及其作為光固化3d打印材料的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
3d打印(3dprinting)為快速成型(rapidprototyping，rp)技術(shù)的一種，也稱為增材制造技術(shù)。3d打印被國內(nèi)外一致認(rèn)為是21世紀(jì)最具顛覆性的成型加工技術(shù)，其工作原理是利用掃描形成的三維數(shù)字模型，根據(jù)“分層制造，逐層疊加”的原理，快速制備出三維實體的一種分層制造技術(shù)。光固化成型(sla和dlp)是3d打印技術(shù)的一種。sla主要使用的原料為光敏性樹脂，是通過紫外激光束在光敏樹脂表面進(jìn)行逐層掃描和曝光，被掃描和曝光區(qū)域的樹脂層發(fā)生光聚合反應(yīng)而最終固化成形。
但是，目前使用的光固化樹脂材料普遍存在力學(xué)性能較差，容易彎折開裂，硬度偏低等問題，這些問題限制了光固化3d打印快速成型技術(shù)的推廣。
聚氨酯丙烯酸酯樹脂具有較佳的綜合性能。聚氨酯丙烯酸酯分子中有氨酯鍵，能在高分子鏈間形成多種氫鍵，固化后具有優(yōu)異的耐磨性和柔韌性，斷裂伸長率高，同時有良好的耐活性藥品性、耐高低溫性能，較好的耐沖擊性。
埃洛石納米管(hnts)是一種天然的納米管狀粘土礦物，具有特殊的結(jié)構(gòu)及優(yōu)良的性能。hnts一般管外徑40～100nm，長度約為0.2～2um。hnts是雙層型鋁硅酸鹽，由內(nèi)層鋁氧八面體和外層的硅氧四面體晶格錯位卷曲而成，其層間存在結(jié)晶水。hnts的外表面主要是由si-o-si鍵組成，內(nèi)壁則主要是鋁輕基。在埃洛石納米管的端面上存在硅鋁羥基，而在晶體的內(nèi)壁也存在少量的包埋羥基。hnts團(tuán)聚作用相對較弱，hnts表面的羥基和硅氧烷含量相對較少，結(jié)構(gòu)單元間以氫鍵和范德華力等次價鍵的形式結(jié)合，比較容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)單元的解離和分散，不容易團(tuán)聚；而且在納米管之間，其縱橫比適當(dāng)?shù)墓軤钚螒B(tài)減小了管之間的接觸面積。因此，具有較長長徑比的hnts可以均勻地分散在聚合物中，是制備高性能聚合物納米復(fù)合材料的新型廉價納米填料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述埃洛石納米管復(fù)合樹脂的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供上述埃洛石納米管復(fù)合樹脂作為光固化3d打印材料的應(yīng)用。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種埃洛石納米管復(fù)合樹脂，由以下質(zhì)量份的組分組成：聚氨酯丙烯酸酯樹脂20～60份、活性稀釋劑40～80份、自由基型光引發(fā)劑0.5～2份、埃洛石納米管1～5份。
優(yōu)選地，所述聚氨酯丙烯酸酯樹脂的官能度為2～6，粘度為200～10000mpa.s。
優(yōu)選地，所述活性稀釋劑為丙烯酰嗎啉(acmo)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(gma)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(tmptma)中的至少一種；更優(yōu)選三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)與丙烯酰嗎啉(acmo)的混合。
優(yōu)選地，所述自由基型光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮(光引發(fā)劑184)，2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(光引發(fā)劑2959)、苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲?；?氧化膦(光引發(fā)劑819)、(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦(光引發(fā)劑tpo)中的至少一種；更優(yōu)選(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦(光引發(fā)劑tpo)。
上述埃洛石納米管復(fù)合樹脂的制備方法，包括以下制備步驟：
將埃洛石納米管在活性稀釋劑中超聲分散和機械攪拌均勻，然后加入聚氨酯丙烯酸酯樹脂機械攪拌均勻，再加入自由基型光引發(fā)劑機械攪拌溶解均勻，得到所述埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
上述埃洛石納米管復(fù)合樹脂作為光固化3d打印材料的應(yīng)用。
本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點及有益效果：
本發(fā)明采用聚氨酯丙烯酸酯樹脂和埃洛石納米管制備適用于光固化3d打印的復(fù)合樹脂，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，進(jìn)一步拓寬了光固化3d打印技術(shù)的應(yīng)用范圍。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例1所得埃洛石納米管復(fù)合樹脂中埃洛石納米管分散情況的掃描電鏡(sem)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
本實施例的一種用于光固化3d打印的埃洛石納米管復(fù)合樹脂，其由以下重量份計的原料組成：6官能度聚氨酯丙烯酸酯30份、2官能度聚氨酯丙烯酸酯30份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta20份、丙烯酰嗎啉acmo20份、光引發(fā)劑tpo2份、埃洛石納米管2.5份。
制備方法如下：
添加埃洛石納米管到活性稀釋劑中，同時進(jìn)行700kw超聲震蕩和1000r/min機械攪拌，溫度為40℃，攪拌持續(xù)2小時。然后加入聚氨酯丙烯酸酯樹脂，在40℃下1500r/min機械攪拌2小時。再加入自由基型光引發(fā)劑，在25℃下1000r/min機械攪拌2小時，得到所述埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
本實施例所得埃洛石納米管復(fù)合樹脂中埃洛石納米管分散情況的掃描電鏡(sem)圖如圖1所示。由圖1可以看出，埃洛石納米管在復(fù)合樹脂中分散良好。
實施例2
本實施例的一種用于光固化3d打印的埃洛石納米管復(fù)合樹脂，其由以下重量份計的原料組成：6官能度聚氨酯丙烯酸酯30份、2官能度聚氨酯丙烯酸酯30份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta20份、丙烯酰嗎啉acmo20份、光引發(fā)劑tpo2份、埃洛石納米管1.5份。
制備方法如下：
添加埃洛石納米管到活性稀釋劑中，同時進(jìn)行700kw超聲震蕩和1000r/min機械攪拌，溫度為40℃，攪拌持續(xù)2小時。然后加入聚氨酯丙烯酸酯樹脂，在40℃下1500r/min機械攪拌2小時。再加入自由基型光引發(fā)劑，在25℃下1000r/min機械攪拌2小時，得到所述埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
實施例3
本實施例的一種用于光固化3d打印的埃洛石納米管復(fù)合樹脂，其由以下重量份計的原料組成：6官能度聚氨酯丙烯酸酯30份、2官能度聚氨酯丙烯酸酯30份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta20份、丙烯酰嗎啉acmo20份、光引發(fā)劑tpo2份、埃洛石納米管3.5份。
制備方法如下：
添加埃洛石納米管到活性稀釋劑中，同時進(jìn)行700kw超聲震蕩和1000r/min機械攪拌，溫度為40℃，攪拌持續(xù)2小時。然后加入聚氨酯丙烯酸酯樹脂，在40℃下1500r/min機械攪拌2小時。再加入自由基型光引發(fā)劑，在25℃下1000r/min機械攪拌2小時，得到所述埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
實施例4
本實施例的一種用于光固化3d打印的埃洛石納米管復(fù)合樹脂，其由以下重量份計的原料組成：6官能度聚氨酯丙烯酸酯10份、2官能度聚氨酯丙烯酸酯10份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta40份、丙烯酰嗎啉acmo40份、光引發(fā)劑tpo1份、埃洛石納米管1份。
添加埃洛石納米管到活性稀釋劑中，同時進(jìn)行700kw超聲震蕩和1000r/min機械攪拌，溫度為40℃，攪拌持續(xù)2小時。然后加入聚氨酯丙烯酸酯樹脂，在40℃下1500r/min機械攪拌2小時。再加入自由基型光引發(fā)劑，在25℃下1000r/min機械攪拌2小時，得到所述埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
實施例5
本實施例的一種用于光固化3d打印的埃洛石納米管復(fù)合樹脂，其由以下重量份計的原料組成：6官能度聚氨酯丙烯酸酯20份、2官能度聚氨酯丙烯酸酯20份、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯tmpta30份、丙烯酰嗎啉acmo30份、光引發(fā)劑tpo1份、埃洛石納米管1份。
添加埃洛石納米管到活性稀釋劑中，同時進(jìn)行700kw超聲震蕩和1000r/min機械攪拌，溫度為40℃，攪拌持續(xù)2小時。然后加入聚氨酯丙烯酸酯樹脂，在40℃下1500r/min機械攪拌2小時。再加入自由基型光引發(fā)劑，在25℃下1000r/min機械攪拌2小時，得到所述埃洛石納米管復(fù)合樹脂。
對比例
與實施例1相比，不同之處在于不添加埃洛石納米管，其他組分及制備方法相同，得到本對比例的復(fù)合材料。
按照gb/t9341-2008、gb/t1040.2-2006對實施例1～3及對比例所得復(fù)合材料在dlp打印機上打印力學(xué)測試樣條并進(jìn)行力學(xué)測試，測試結(jié)果如表1所示。
表1光固化3d打印的埃洛石納米管復(fù)合樹脂的力學(xué)性能
由表1結(jié)果可以看出，添加了埃洛石納米管的聚氨酯丙烯酸酯樹脂力學(xué)性能得到顯著提升。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其它的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。