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3D打印的成形材料-光敏树脂的研究现状

更新时间: 2019-12-26 11:10:31  查看次数: 371    

国外对于光固化快速成形技术的成形材料与成形设备,从研究起始就一直走在中国的前面。而且先进的光固化成形设备可以为光敏树脂的研究提供器材支持,成熟的光固化成形材料又能够促使打印机械的进步与升级,两者相辅相成,推进了机械与材料的共同发展与进步。目前主要以美国的3DSystems公司和以色列OBJET公司的研究成果最为突出,其中OBJET公司的材料种类有三大类实体材料和一种支撑材料,即Vero系列光敏树脂,FullCure系列丙烯酸酯基光敏树脂,Tango系列类橡胶光敏树脂材料,支撑材料是FullCure705水溶性高分子材料。


在国内,早期在光固化方面进行的研究多是有关涂料、油墨、胶黏剂等相关领域的研究,专门对于光固化3D打印用的光敏树脂的研究,是在3D打印技术得到市场重视之后,随着3D打印机以及市场需求开始起步的。国内相关研究较单一,基本为高校带领进行的研究,目前做的比较好的有华中科技大学、西安交大等,也研究出一些光固化3D打印光敏树脂。例如丁云雨合成了光敏树脂并且采用不同的填料与膨胀单体对树脂进行改性,西安交通大学研发出可以投入使用的光敏树脂,售价大概为900元/公斤。但是由于整个行业的相关研究起步晚、规模小、力量分散,导致国内关于3D打印光敏树脂的研究总体上处于比较薄弱的阶段,可以投入实际生产与应用的产品更是少之又少。


树脂固化产生体积收缩的原因

塑料制品无论是浇铸成形或者挤出成形,均会因为成形材料的热胀冷缩引发体积收缩的问题;通过光固化快速成形的塑料制品不仅有着热胀冷缩产生的体积收缩的问题,同时有着分子间发生反应产生的体积收缩问题。


光敏树脂主要是由预聚物和活性稀释剂组成,当光固化反应未发生时,分子间仅仅通过范德华力相互作用,而且分子处于无序排列的状态;在光固化反应发生后,预聚物与活性稀释剂发生聚合反应,分子间以共价键相互连接,分子间距离由原来0.3nm-0.5nm减小到0.154nm,而且分子由原来的无序排列转变为有序紧密排列。



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