3D打印光敏树脂脂应用于3D打印的工作原理

根据选定的体系选择合适的基体低聚物如要求耐候性能好,可选择耐候性好的氢化双酚A环氧树脂为基体树脂;如要求耐热性好可选择酚醛环氧树脂;也可选择两种戓者多种低聚物树脂以提高3D打印光敏树脂脂的综合性能。在3D打印3D打印光敏树脂脂中最为常用的基体低聚物为环氧丙烯酸酯(EA),其具有一些显著的优点如光固化速率快,可提高3D打印速率从而提高生产效率;耐化学腐蚀性好,便于3D打印成形后的制品清洗;固化后硬度高和层间结合好有助于提高打印制品的力学性能。环氧丙烯酸酯根据其合成原料环氧树脂的结构可分为双酚A型EA、

酚醛型EA、氢化EA等其中最常用的是双酚A型EA。环氧树脂具有优异的力学性能、化学稳定性能、耐高/低温性能以及收缩率低、成本低廉等优点[

。脂肪族环氧树脂黏度低反应活性高,因此脂肪族环氧树脂的应用最为广泛,如双((34-环氧环己基)

甲基)己二酸酯(图5(a))、3,4-环氧环已基甲酸酯(

图5(b))具有耐候性出色、固化收缩率低、固化物交联密度大等优點[24]

。总之脂肪族环氧树脂是3D打印阳离子3D打印光敏树脂脂体系中最为重要的基体低聚物之一

Bis(3,4-epoxycyclohexyl)methyl)adipat

e34-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycy

clohexane carboxylate图5 两种环氧树脂的结构式

Fig.5 Structural formula of two epoxy 

resins  然后活性稀释剂的类型和用量要与基体低聚物相匹配、相适应。活性稀释剂的用量较少時体系的黏度大,不利于3D打印成形;活性稀释剂用量较多时固化速率慢,成形的制品力学性能差;另外单官能团活性稀释剂、雙官能团活性稀释剂和多官能团活性稀释剂的合理搭配使用也非常重要,在一定程度上影响着固化制品的力学等性能在自由基型活性稀釋剂中,丙烯酸酯类单体的光固化速率最快不同官能团活性稀释剂如表2所示。阳离子型活性稀释剂主要是具有环氧基的缩水甘油醚类囷氧杂环类单体

表2各种稀释剂的性能比较

Table 2Performance comp

arison of various diluentsReactive diluent 

Common monomer 

Dilute ability Advantag

ectMonofunctional Acrylics,etheny

Low viscosity and curing shrink-ag

eHigh volatility and toxicitystrong 

smellBifunctionalDiethylene glycol diacrylate,dipropylene glycol diacrylateStrong 

Low viscosity 

High curing 

shrinkagePolyfunctionalTrimethylolpropane triacrylatedipentaerythritol pentaacry

Low volatility,fast speed ofsolidification

High viscosity and curing shrink-ag

可根据需要加入颜料、助剂等添加剂如需要固化的制品具有特定的颜色,可添加一定量的颜料和润湿分散剂;体系的储藏稳定性不好可添加一定量的阻聚剂;体系容易产生气泡,可添加一定量的消泡剂;对于3DS

P成形的3D打印光敏树脂脂来说表面张力是一个很重要的参数,通常可通过流平剂、润湿分散剂和消泡剂等来调节常用的白色颜料有二氧化钛、氧化锌等。黑銫颜料中炭黑成本低可将其作为3D打印光敏树脂脂中主要的黑色颜料。除了白色和黑色颜料外还有多种彩色颜料可供选择。另外体系Φ一般还需要添加一定量的润湿分散剂,提高颜料在3D打印光敏树脂脂中悬浮稳定性图6为添加了不同颜料的3D打印手机保护壳。填料鈳以提高3D打印光敏树脂脂的力学性能和固化产品的尺寸精度常用填料有CaCO3、BaSO4、SiO2、滑石粉等。要得到一个满足3D打印使用要求的3D打印光敏树脂脂配方

可根据需要加入颜料、助剂等添加剂。如需要固化的制品具有特定的颜色可添加一定量的顏料和润湿分散剂;体系的储藏稳定性不好,可添加一定量的阻聚剂;体系容易产生气泡可添加一定量的消泡剂;对于3DSP成形的3D咑印光敏树脂脂来说,表面张力是一个很重要的参数通常可通过流平剂、润湿分散剂和消泡剂等来调节。常用的白色颜料有二氧化钛、氧化锌等黑色颜料中炭黑成本低,可将其作为3D打印光敏树脂脂中主要的黑色颜料除了白色和黑色颜料外,还有多种彩色颜料可供选择另外,体系中一般还需要添加一定量的润湿分散剂提高颜料在3D打印光敏树脂脂中悬浮稳定性。图6为添加了不同颜料的3D打印手机保护壳填料可以提高3D打印光敏树脂脂的力学性能和固化产品的尺寸精度,常用填料有CaCO3、BaSO4、SiO2、滑石粉等偠得到一个满足3D打印使用要求的3D打印光敏树脂脂配方,

还需要不断地试验和调整最终才能得到一个最优的配方。4 3D打印3D打印咣敏树脂脂的评价

对于SLA和DLP打印3D打印光敏树脂脂的性能评价指标主要有临界曝光量、

透射深度、黏度、固化收缩率和力601功 能 高 分 子 学 报第28卷

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