一种立体光固化成型3D打印用水凝胶及其制备方法_CN109880024A

CN 109880024 A
权 利 要 求 书
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1 .一种立体光固化成型3D打印用水凝胶，其特征在于：它的原料组分包括活性单体、水 性交联剂、光引发剂、亲水大分子多糖和去离子水，
所述活性单体为选自丙烯酰胺和丙烯酰胺衍生物中的一种或多种，或者其与N ,N-亚甲 基双丙烯酰胺的混合物；
所述水性交联剂质量为所述活性单体质量的0 .3~0 .9 %； 所述光引发剂为水溶性的，其质量为所述活性单体质量的2~6 %； 所述亲水大分子多糖为选自明 胶、黄原胶、琼脂 、透明 质酸 、藻酸盐 和羟甲 基纤维素 钠 中的一种或多种组成的混合物，其质量为所述活性单体质量的0 .5~3%； 所述去离子水与所述活性单体的质量比为2~5：1。 2 .根据权利要求1所述的立体光固化成型3D打印用水凝胶，其特征在于：所述丙烯酰胺 衍生物至少包括N-异丙基丙烯酰胺、N ,N-二丁基丙烯酰胺和甲基丙烯酸-2-羟乙酯。 3 .根据权利要求1所述的立体光固化成型3D打印用水凝胶，其特征在于：当所述活性单 体包含N ,N-亚甲基双丙烯酰胺时，所述丙烯酰胺和/或丙烯酰胺衍生物与所述N ,N-亚甲基 双丙烯酰胺的质量比为1：0 .001~0 .005。 4 .根据权利要求1所述的立体光固化成型3D打印水凝胶，其特征在于：它还包括助剂， 所述助剂质量为所述活性单体质量的0 .2~0 .5%，所述助剂为四甲基乙二胺、N-甲基二乙醇 胺和三乙醇胺中的一种或多种组成的混合物。 5 .根据权利要求1所述的立体光固化成型3D打印用水凝胶，其特征在于：所述水性交联 剂为选自聚乙二醇-2-丙烯酸酯、二异氰酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二烯丙基二甲基氯 化铵和N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种组成的混合物。 6 .根据权利要求1所述的立体光固化成型3D打印用水凝胶，其特征在于：所述光引发剂 为改性2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、改性2-异丙基硫杂蒽酮、改性2-羟基-（2＇硫杂蒽酮氧基）-丙基4磺酸钠和2-苯基苄-2-二甲基胺-1-（4-吗啉苄苯基）丁酮中的一种或 多种组成的混合物。 7 .根据权利要求1所述的立体光固化成型3D打印用水凝胶，其特征在于：所述亲水大分 子多糖为明胶。 8 .权利要求1至7中任一所述立体光固化成型3D打印用水凝胶的制备方法，其特征在 于，它包括以下步骤： （a）将所述亲水大分子多糖溶于去离子水中 ，随 后加入所述活性单体、所述水性交联剂 和所述光引发剂，搅拌得水凝胶前体溶液； （b）将所述水凝胶前体溶液导入3D打印机中进行打印操作即可。 9 .根据权利要求8所述立体光固化成型3D打印用水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤 （a）中，还加入所述助剂以搅拌得水凝胶前体溶液。 10 .根据权利要求8所述立体光固化成型3D打印用水凝胶的制备方法，其特征在于，步 骤（a）中，所述引发剂通过油性引发剂前体改性获得，其改性方法为： （a1）将乙酸丁酯、十二烷基硫酸钠、异丙醇和聚乙烯吡咯烷酮混合形成有机相溶液，再 使所述油性引发剂前体溶于所述有机相溶液得第一混合溶液； （a2）将所述第一混合溶液与去离子水混合，搅拌后使溶剂蒸发即可。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910051713 .3
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 西安工业大学 地址 710021 陕西省西安市未央区学府中 路2号
(72)发明人 马爱洁 罗涛 王磊 周宏伟 金洗郎
Biblioteka Baidu(74)专利代理机构 苏州根号专利代理事务所 (普通合伙) 32276
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说 明 书
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一种立体光固化成型3D打印用水凝胶及其制备方法
技术领域 [0001] 本发明属于3D打印材料领域，涉及一种水凝胶，具体涉及一种立体光固化成型3D 打印用水凝胶及其制备方法。
背景技术 [0002] 3D打印(Three Dimensional Printing)是一种快速成型技术，最早由Charles W .Hull于1986年提出；近年来，其以快的成型速度、较低的成本以及可以根据需要满足个性 化定制得到了快速的发展。 [0003] 3D打印根据其作用原理可分为基光粉末烧结成型(SLS)、立体光固化成型(SLA/ DLP) 、熔融层积成型 (FDM) 和分层实体制造法 (LOM) 等。其中 ，由于DLP技术是一种利用紫外 光进行固化的技术 ，具有操作简单、成形速度快、成形过程无污染、成形件精度高 ，可在办公 室环境使用等优点，目前在市场上应用最为广泛。 [0004] 然而，目前常用的光固化耗材为一些高分子光敏树脂，其虽然具有固化速率快、材 料来源广泛等优点 ；但是高分子光敏树脂通常具有很大的 刺激性异味 ，通常都基于化石而 不可再生 ，而且在进行自由 基聚合时固化收 缩率较大 ，这极大的限 制了成型后产品的 保真 度以及耐久性。另外，尽管光敏树脂系统具有快的固化速率，但由于其高交联密度和不均匀 的 结构 ，通常显示出低韧性并且易于变脆 ，从而严重的 影响了其应 用并限 制了3D打印机的 进一步发展。在日益恶化的 环境污染以 及全球资源短缺等问 题面前 ，同时 在人 们日益 增长 的需求的推动下，开发一种新型环保的、可再生、便宜的光固化3D打印材料迫在眉睫。
本发明涉及一种立体光固化成型3D打印用 水凝胶及其制备方法，它的原料组分包括活性单 体、水性交联剂、光引发剂、亲水大分子多糖和去 离子水 ，所述活性单体 为丙烯酰胺 ，或者丙烯酰 胺与N ,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合物；所述水性 交联剂质量为所述活性单体质量的0 .3~0 .9%；所 述光引发剂为水溶性的 ，其质量为所述活性单体 质量的 2~6% ；所述亲水大分子多糖为选自 明胶 、 黄原胶、琼脂透明质酸、藻酸盐和羟甲基纤维素 钠中的一种或多种组成的混合物，其质量为所述 活性单体质量的0 .5~3%；所述去离子水与所述活 性单体的 质量比 为2~5 ：1 。通过紫外光固化成形 后的产品无刺激性气味、可打印任意色彩的模型 且体积收缩率低。
(10)申请公布号 CN 109880024 A (43)申请公布日 2019.06.14 C08F 220/54(2006 .01) C08F 220/20(2006 .01) C08J 3/075(2006 .01) B33Y 70/00(2015 .01)
权利要求书1页 说明书7页 附图2页
CN 109880024 A
代理人 项丽
(51)Int .Cl . C08F 289/00(2006 .01) C08F 251/00(2006 .01) C08F 220/56(2006 .01) C08F 222/38(2006 .01)
( 54 )发明 名称 一 种立体光固化成型3D打印 用水凝胶 及其
制备方法 ( 57 )摘要