一种用于铸造的光固化树脂材料

摘要

一种用于铸造的光固化树脂材料，包括脂环族环氧树脂、丁氧环衍生物、氢化双酚A型环氧树脂、无苯环结构的丙烯酸酯单体、热塑性聚合物和引发剂。该光固化树脂材料焙烧后碳残留较少，适用于通过三维打印的方式获得精密的三维工件原型，用来替代蜡型进行精密铸造。

权利要求

1.一种用于铸造的光固化树脂材料，其特征在于，包括以下重量配比组分：脂环族环氧树脂10‐40％，丁氧环衍生物10‐30％，氢化双酚A型环氧树脂5‐50％，无苯环结构的丙烯酸酯单体10‐25％，热塑性聚合物1‐5％，引发剂5‐15％，其中所述氢化双酚A型环氧树脂为环氧当量190‐350g/eq的液态氢化双酚A树脂，所述无苯环结构的丙烯酸酯单体为三丙二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，1,6‐己二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种，所述热塑性聚合物为乙烯‐醋酸乙烯共聚物类。

2.根据权利要求1所述的光固化树脂材料，其特征在于，所述脂环族环氧树脂为3,4‐环氧环己基甲基‐3,4‐环氧环己基甲酸酯，双((3,4‐环氧环己基)甲基)己二酸酯，六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯，3,4‐环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的光固化树脂材料，其特征在于，所述丁氧环衍生物为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所述的光固化树脂材料，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。

说明书

一种用于铸造的光固化树脂材料

技术领域

[0001] 本发明涉及光固化树脂材料，具体涉及一种用于精密铸造的光固化树脂材料。

背景技术

[0002] 目前，精密铸造行业通常先采用蜡质材料在压蜡机上制作原型，然后在原型的外表面挂陶瓷浆，再置于高温环境下将原型熔化排出，外表面的浆料烧结陶瓷化，高温焙烧后浇注金属，即可获得高精度的铸造工件。然而用蜡质材料制作原型，首先需要制作模具，然后才能在压蜡机上射蜡成型，且模具制作极为耗时，而且成本很高，一旦原型参数需要修改，则要重新制作模具。另外，对于形状极为复杂的零件，更是无法用蜡质材料制作出高精度的原型。

[0003] 快速成型技术是近年来兴起的一种直接利用CAD 数据制造产品的快速制造技术，其优势在于速度快、不需要模具及刀具即可完成复杂形状产品的制造，是一种“无模制造”技术可缩短产品的设计和生产周期，降低生产成本，其中光固化成型是目前应用成熟一种快速成型技术。

[0004] 已有一些用光固化快速成型技术制作原型来代替精密铸造中蜡型的研究文献，如王巍的《光固化快速成型在精密铸造中的应用》和余东满的《基于光固化快速成型的精密铸造工艺分析》等。用光固化快速成型技术制作树脂原型后，在树脂原型的外周均匀地挂浆料及撒砂，形成多层型壳，再焙烧除去树脂原型形成铸造型壳，浇注金属，即可制出铸件。这种工艺不需要制作压蜡模具，成本低，铸件周期短，是一种快速低成本的精密铸造工艺。

[0005] 然而，将光固化快速成型制作的原型来代替蜡型仍然存在诸多问题。尤为突出的是，目前所使用的光固化树脂基本都是为展示模型、医疗、工业设计等方向开发的，而如果将其用于代替精密铸造中的蜡型，则要求光固化树脂材料焙烧后碳残留量较少，过多的碳残留量会影响到型壳的尺寸精度，进而导致铸造工件的精度不符合要求，另外也会影响到工件的表面质量。

发明内容

[0006] 本发明正是针对以上不足，提供了一种综合性能优越，焙烧后碳残留量较少的光固化树脂材料，适用于通过三维打印的方式获得精密的三维工件原型，用来替代蜡型进行精密铸造。

[0007] 本发明可通过以下技术方案来实现：

[0008] 一种用于铸造的光固化树脂材料，包括以下重量配比组分：脂环族环氧树脂10-40%，丁氧环衍生物10-30%，氢化双酚A型环氧树脂5-50%，无苯环结构的丙烯酸酯单体10-
40%，热塑性聚合物1-5%，引发剂5-15%。

[0009] 进一步的，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯，双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯，六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯，3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯中的一种或多种。

[0010] 进一步的，所述丁氧环衍生物为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。

[0011] 进一步的，所述氢化双酚A型环氧树脂为环氧当量190-350g/eq的液态氢化双酚A树脂。

[0012] 进一步的，所述无苯环结构的丙烯酸酯单体为三丙二醇二丙烯酸酯，二丙二醇二丙烯酸酯，1,6-己二醇二丙烯酸酯，聚乙二醇二丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。

[0013] 进一步的，所述惰性热塑性聚合物为乙烯-醋酸乙烯共聚物类。

[0014] 进一步的，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。

[0015] 本发明具有如下有益效果：

[0016] 现有的光固化树脂配方中均含有大量双酚A型环氧树脂和含苯环结构或高交联密度的丙烯酸酯，大量苯环结构或过高交联密度会导致材料焙烧后碳残留量较高，严重影响精密铸造型壳的尺寸精度和表面质量，本发明中选用了无苯环结构和热稳定性较差的环氧树脂和丙烯酸酯很好的解决了这一问题；

[0017] 本发明选用了热塑性的乙烯-醋酸乙烯共聚物，在高温焙烧的环境下，该热塑性的聚合物会变为流动态，会对三维工件原型的结构及整体力学性能造成严重的破坏，促进原型中已固化的环氧树脂和丙烯酸酯在高温下更彻底的分解，进一步降低了材料焙烧后的碳残留量。

具体实施方式

[0018] 下面结合实施例，对本发明做进一步地详细说明。

[0019] 对比例

[0020] 对比例中的光固化树脂材料，由以下质量分数的物料构成：双酚A型环氧树脂30%，3-羟甲基-1-氧杂环丁烷10%，氢化双酚A型环氧树脂25%，二季戊四醇六丙烯酸酯9%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯12%，二芳基碘鎓六氟磷酸盐9%，二苯甲酮5%。

[0021] 实施例1

[0022] 实施例1中的光固化树脂材料，由以下质量分数的物料构成：3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯20%，3-羟甲基-1-氧杂环丁烷15%，氢化双酚A型环氧树脂30%，三丙二醇二丙烯酸酯18%，季戊四醇三丙烯酸酯7%，乙烯-醋酸乙烯共聚物1%，二芳基碘鎓六氟磷酸盐7%，二苯甲酮2%。

[0023] 实施例2

[0024] 实施例2中的光固化树脂材料，由以下质量分数的物料构成：3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯8%，六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯2%，2-羟甲基氧杂环丁烷25%，氢化双酚A型环氧树脂35%，1,6-己二醇二丙烯酸酯10%，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5%，乙烯-醋酸乙烯共聚物3%，二芳基碘鎓六氟砷酸盐8%，安息香二甲醚4%。

[0025] 实施例3

[0026] 实施例3中的光固化树脂材料，由以下质量分数的物料构成：3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基甲酸酯22%，3,4-环氧环己基甲基甲基丙烯酸酯15%，3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷10%，氢化双酚A型环氧树脂28%，三丙二醇二丙烯酸酯7%，聚乙二醇二丙烯酸酯2%，季戊四醇三丙烯酸酯5%，乙烯-醋酸乙烯共聚物1%，三芳基硫鎓六氟磷酸盐5%，二苯甲酮
5%

[0027] 采用以上实例的光固化树脂在相同的条件下，在快速成型机上制作三维工件，然后模拟精密铸造工艺中焙烧原型的条件（1000℃，2小时），测试工件焙烧后的碳残留量，结果如表1。

[0028] 表1碳残留量测试对比结果

[0029]序号 对比例 实施例1 实施例2 实施例3
碳残留量 1.2% 0.5% 0.3% 0.6%

[0030] 由实施例可见，本发明的光固化树脂材料，由其制作的三维工件焙烧后炭残留量明显降低，尤其适用于进行精密铸造。

[0031] 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。