光固化三维打印作为增材制造与快速成型技术的结合,已成为目前制造业研究的重点之一,由于其成型工艺的特殊性和材料自身的限制,光固化三维打印材料固化后的力学性能较低,这一缺点制约了光固化三维打印技术的发展和应用。本文以环氧丙烯酸酯(EA)作为预聚体,二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)作为单体,苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦作为光引发剂,制备了一种光固化三维打印材料,并通过加入不同比例自主合成的甲基丙烯酰氧基苯基倍半硅氧烷(MP-POSS)及八甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(MAP-POSS)对其进行增强增韧改性的研究。对MP-POSS改性光固化三维打印材料的研究表明:MP-POSS在增溶剂N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的作用下能较好的溶解于光固化三维打印材料中,红外图谱和XRD图谱分析表明了在光固化的过程中MP-POSS能够与EA和DPGDA共聚。当POSS添加量为5wt%时,其增强改性效果最为明显。此时光固化三维打印材料的硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提升了21.3%、50.9%、58.1%、62.1%。MP-POSS的添加使得拉伸断口表面出现了屈服裂纹及断裂台阶,使得平整的冲击断口表面出现了树枝状裂纹,且随着MP-POSS添加量的增加裂纹的支化程度更加明显。此外,MP-POSS的添加还使得光固化三维打印材料的热分解速率明显降低,最大分解温度升高,热稳定性能有所提高。对MAP-POSS改性光固化三维打印材料的研究表明:MAP-POSS作为一种油状POSS要比粉末状MP-POSS在光固化三维打印材料中有着更好的相容性。红外图谱和XRD图谱分析表明了MAP-POSS能作为纳米交联中心与EA和DPGDA共聚。当POSS添加量为5wt%时,其增强改性效果最为明显。此时光固化三维打印材料的硬度、拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别分别提升了13.8%、24.1%、67.9%、136.1%。从拉伸断口形貌中可以看出,MAP-POSS的添加使得光滑的断口表面出现了韧窝和舌状撕裂纹,材料由脆性断裂向韧性断裂转变。此外,MAP-POSS的添加还使得光固化三维打印材料的热分解速率降低,最大分解温度升高,热稳定性能有所提高。对比两种POSS的改性效果,MP-POSS使得光固化三维打印材料的强度和韧性均有一定的提高,MAP-POSS在拉伸强度方面的提升效果虽不及MP-POSS,但其在冲击强度上的提高要明显优于MP-POSS。此外MAP-POSS对光固化三维打印材料光固化速度和固化度方面的影响要小于MP-POSS,在降低光固化三维打印材料体积收缩率方面MP-POSS的改性效果更优。