基于EA體系的光固化三維打印材料的制備及其改性研究.pdf

1、快速、高效、環(huán)保的光固化三維打?。═hree Dimensional Printing，3DP）技術(shù)是創(chuàng)建復(fù)雜、精細(xì)實(shí)體制件的一種獨(dú)特的先進(jìn)制造技術(shù)，而3DP材料的性能決定了該技術(shù)應(yīng)用的廣度與深度。目前，3DP材料的發(fā)展主要面臨著品種單一、固化后力學(xué)性能不高、價格昂貴等幾方面的挑戰(zhàn)，因此，高性能、低成本3DP材料的開發(fā)是光固化三維打印成形技術(shù)的核心問題之一。
　　本文首先研究了影響環(huán)氧丙烯酸酯（Epoxy Acrylate，EA）

2、基3DP材料粘度、光固化速度、固化度、體積收縮率和力學(xué)性能的主要因素，確定了制備低粘度、快固化、高力學(xué)性能的光固化EA基3DP材料的最佳基本配方。為了進(jìn)一步改進(jìn)其力學(xué)性能，本文分別采用納米SiO2和碳納米管（Carbon Nanotubes，CNTs）為增強(qiáng)體對其進(jìn)行了增強(qiáng)增韌改性研究。
　　對納米SiO2/EA基3DP材料的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)KH570硅烷偶聯(lián)劑改性處理后納米SiO2均勻分散在基體中，并且顯著提高了3DP材料的力學(xué)性能

3、。當(dāng)納米SiO2含量為0.3wt％時，固化物的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度分別提高了46.7%、243.4%、133.2%和18.8%，材料由脆性斷裂逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。納米 SiO2的含量為0.7wt%時，3DP材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由67.2℃提高到71.7℃，固化后的體積收縮率降低了12.1%，透射深度降低了10.1%，臨界曝光量增大了18.5%。
　　對CNTs/EA基3DP材料的研究發(fā)現(xiàn)，CNTs經(jīng)強(qiáng)酸酸化、表面

4、改性處理后相互之間無纏結(jié)現(xiàn)象，可均勻分散在基體中。添加CNTs可以顯著提高3DP材料的力學(xué)性能，當(dāng)CNTs含量為0.3wt%時，固化物的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度分別提高了44.7%、72.8%、33.6%和17.8%，材料的破壞形式由脆性斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變。當(dāng)CNTs的含量為0.5wt%時，3DP材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了7.8℃。由于CNTs對紫外光極強(qiáng)的吸收作用，添加0.7wt%的CNTs時，3DP材料的透射深度降低了