功能化3D打印用光固化树脂的制备及其应用

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3D打印技术自上个世纪末期提出后就得到广泛的关注与迅速的发展,如今已经被越来越多的人所接受。光固化快速成形(SLA)以其独特的精确性与低能耗性发展成为目前技术最为成熟的成型技术。受国外技术垄断与知识产权等因素的制约,国内无法完全自主生产高性能的光敏树脂,限制了光固化快速成形技术在国内的发展速度与发展进度。为了打破国外技术垄断的局面,去除限制国内光固化快速成形技术的制约,研制出拥有独立自主知识产权的光敏树脂就显得极为重要。本论文为了制备低固化收缩率、不同性能的光敏树脂,合成了两种不同的预聚物。E-44环氧丙烯酸酯树脂是以E-44环氧树脂和丙烯酸为主要原料进行合成;E-20环氧丙烯酸酯树脂是以E-20环氧树脂和丙烯酸为主要原料进行合成。对目标产物进行红外光谱和液质分析,验证其结构。将预聚物、活性稀释剂、光引发剂以及助剂混合制备出光敏树脂,通过正交试验对树脂配方中各组分的含量进行选择,通过极差分析与方差分析,首先得出最优水平的树脂配方为:A2B1C2D3E1,即聚氨酯423 2.0g,E-44环氧丙烯酸酯2.5g,SC-Ⅰ2.0g,SC-Ⅱ1.5g,SC-Ⅲ1.5g,双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦0.1g。确定各因素对树脂收缩率影响程度大小的顺序为:C>D>A>E>B,即SC-Ⅰ>SC-Ⅱ>聚氨酯423>SC-Ⅲ>E-44环氧丙烯酸酯。对该配方的光敏树脂固化后的力学性能进行测试,其拉伸强度达到39.215MPa,压缩强度达到3.941MPa,弯曲强度达到60.891MPa。强度分别为美国Formlabs公司生产的光敏树脂的百分之81.36%、28.06%与128.92%。在普通光敏树脂配方的基础上,更换预聚物与稀释剂的种类,制备出了拉伸强度为6.21MPa、压缩强度为3.97MPa的柔性树脂,其弯曲强度由于柔性较好,在现有的国标条件下未能测出。
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