光固化3D打印用光敏树脂的改性

发布时间：2017-08-29 00:27

  本文关键词：光固化3D打印用光敏树脂的改性

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【摘要】：快速成形技术(RP)是近几十年发展起来的一项新兴技术,光固化3D打印就是快速成形的一种,利用了紫外激光作为能量来源引发光敏树脂发生反应、固化成形。通用光敏树脂主要有光引发剂、丙烯酸酯类低聚物、活性稀释剂等组成,但由于其本身成形原理导致成形制品收缩翘曲大、精度小、力学性能差。本文在现有通用光敏树脂基本配方的基础上,通过引入改性剂对光敏树脂进行改性,获得了收缩翘曲低,光固化制品的精度高,力学性能优异的光敏树脂。本研究通过以下两种方式对通用性光敏树脂进行改性：一是通过在通用光敏树脂引入DAP预聚液。本研究用高温本体聚合方法制取DAP预聚液,并直接将预聚液加入光敏树脂中进行改性,避免了传统的溶剂大量使用所造成的污染与浪费。确定了聚合温度190℃-210℃,引发剂DMDPB(2,3-二甲基-2,3苯基丁烷)用量为0.5%。测定了不同温度下各反应的凝胶时间,使用傅立叶红外光谱对预聚液与聚合反应过程进行了表征。通过粘度测定发现,用DAP预聚液改性的光敏树脂符合粘流方程,树脂粘度受温度影响很大。中温制取的DAP预聚液进行改性的光敏树脂常温条件下存储20天后就变质,而高温制取的DAP预聚液长时间存储粘度基本不发生变化。当加入DAP预聚液后,光固化制品的力学性能、翘曲率、成形精度能够获得较大提高。另一种方法是：在光敏树脂体系中引入了蒙脱土与膨胀单体。研究发现用改性蒙托土对光敏树脂进行改性效果优于未改性蒙脱土,通过扫描电镜发现,改性蒙脱土能够与基材很好的结合分散,不会出现团聚现象,并且通过静态力学测试发现,当改性蒙脱土含量为2%时,力学性能有较大的提升,拉伸强度达到17.88MPa,冲击强度达到6.79KJ/mol。最后为了从根本上解决光固化制品体积收缩翘曲的问题,在体系中加入了膨胀单体,当膨胀单体含量为12%时,体系既有较低的收缩与翘曲又能不过多损失力学性能。
【关键词】：光固化3D打印 光敏树脂 改性 收缩翘曲 力学性能
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ324.8
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 前言9-28
• 1.1 快速成形技术及3D打印简介9-11
• 1.2 光固化3D打印11-13
• 1.2.1 喷射型光固化3D打印11-12
• 1.2.2 激光固化快速成形3D打印12
• 1.2.3 连续液体界面制造3D打印12-13
• 1.3 光固化3D打印用光敏树脂的组成13-21
• 1.3.1 齐聚物13-15
• 1.3.2 反应性稀释剂15-16
• 1.3.3 光引发剂16-20
• 1.3.4 其它助剂20-21
• 1.4 光敏树脂的改性21-25
• 1.4.1 DAP预聚液用于光敏树脂的改性21-23
• 1.4.2 膨胀单体用于光敏树脂的改性23-24
• 1.4.3 改性填料对于光敏树脂的改性24-25
• 1.5 3D打印光敏树脂国内外的研究现状25-26
• 1.5.1 国外研究现状25-26
• 1.5.2 国内研究现状26
• 1.6 本课题研究的内容、意义及创新点26-28
• 1.6.1 本课题的研究内容26
• 1.6.2 本课题的研究意义26-27
• 1.6.3 创新点27-28
• 第二章 DAP预聚液的制备研究28-39
• 2.1 实验部分28-29
• 2.1.1 实验原料28-29
• 2.1.2 实验主要仪器29
• 2.2 聚合反应及其原理29-30
• 2.2.1 聚合反应的实验方法29
• 2.2.2 聚合反应机理29-30
• 2.3 实验所使用的分析测试30-32
• 2.3.1 双键含量的测定30-31
• 2.3.2 单体转化率的测定31
• 2.3.3 粘度的测定31
• 2.3.4 分子量及分子量分布的测定31-32
• 2.3.5 红外分析32
• 2.3.6 热重分析32
• 2.4 结果与讨论32-38
• 2.4.1 反应温度、时间及有无氮气保护对反应体系的影响32-33
• 2.4.2 引发剂种类、含量对聚合体系的影响33-34
• 2.4.3 反应温度对于DAP单体转化率的影响34-35
• 2.4.4 两种DAP预聚液的分子量及分子量分布35
• 2.4.5 DAP预聚液的红外分析35-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 DAP预聚液用于光敏树脂改性的研究39-56
• 3.1 实验材料及仪器39-40
• 3.1.1 实验材料39
• 3.1.2 实验仪器39-40
• 3.2 实验所用的成形及测试方法40-41
• 3.3 光固化引发原理及收缩表征41-43
• 3.3.1 光固化反应原理41
• 3.3.2 光固化过程中收缩原理与表征41-43
• 3.4 DAP预聚液光敏树脂的配制及成形43-45
• 3.4.1 DAP预聚液配制光敏树脂43-44
• 3.4.2 光敏树脂的光固化成形44-45
• 3.5 光敏树脂的粘度与存储性能的研究45-50
• 3.5.1 光敏树脂的粘度特性46-47
• 3.5.2 DAP预聚液改性光敏树脂粘度特性47-49
• 3.5.3 DAP预聚液改性光敏树脂存储性能的研究49-50
• 3.6 高温DAP预聚液含量对于光敏树脂性能的影响50-53
• 3.6.1 预聚液含量对于光敏树脂成形性能的影响50-52
• 3.6.2 预聚液含量对于光固化产品力学性能的影响52-53
• 3.7 DAP预聚液加入对光固化制品耐热性能的影响53-55
• 3.8 本章小结55-56
• 第四章 蒙脱土与膨胀单体对光敏树脂的改性56-65
• 4.1 实验原料与仪器56-57
• 4.2 蒙脱土对于光敏树脂的改性57-60
• 4.2.1 未改性蒙脱土对于光敏树脂的改性57-58
• 4.2.2 改性蒙脱土对光敏树脂的改性58-59
• 4.2.3 两种蒙脱土改性光敏树脂固化产物表面对比分析59-60
• 4.3 膨胀单体对于光敏树脂的改性60-64
• 4.3.1 膨胀单体产生体积膨胀原理60-61
• 4.3.2 膨胀单体对光敏树脂成形性的影响61-62
• 4.3.3 膨胀单体对光固化制品收缩的影响62-63
• 4.3.4 膨胀单体对光固化制品力学性能的影响63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 结论65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-72

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本文编号：750354