基于微喷工艺的低粘度快固化型三维打印材料的研究

发布时间：2017-04-20 14:21

  本文关键词：基于微喷工艺的低粘度快固化型三维打印材料的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光固化三维打印技术具有成形精度高、成本低等优点,在航空航天、医疗、娱乐等行业得到了广泛应用。目前,大部分光固化材料存在粘度高、固化慢的缺点,影响产品的固化精度和生产效率。本文合成了两种环氧丙烯酸酯预聚物和一种聚氨酯丙烯酸酯单体,将其和光引发剂等一起配制成光固化三维打印材料,对材料固化前后的性能进行了研究。首先合成了聚乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯(R1)和乙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯(R2)预聚物,确定了最佳合成工艺条件:丙烯酸和缩水甘油醚的摩尔比为2.1:1,反应温度为100℃,反应时间为6.5h,阻聚剂(对羟基苯甲醚)用量为0.2wt%,催化剂(三苯基膦)用量为0.7wt%。分别将两种预聚物与单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、光引发剂369配制成光固化材料。结果表明:其粘度均低于300m Pa·s,固化后硬度均为4H,光固化速度均大于14m/min,而体积收缩率分别为7.6%、11.3%,因此选择将R1作为光固化三维打印材料的预聚物。利用非异氰酸酯法合成了三官能团聚氨酯丙烯酸酯单体(NIPUA),确定了最佳合成工艺条件。首先控制碳酸乙烯酯和二乙醇胺的摩尔比为1:1,反应温度为80℃,反应时间为5h,合成氨基甲酸酯(NIPU),然后控制NIPU和丙烯酰氯的摩尔比为1:3.1,反应温度为-5℃,反应时间为5h,合成了NIPUA。以所制备的预聚物为基料,将其和R1、单体二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)和光引发剂369配制成光固化材料。结果表明:当单体TPGDA含量为20wt%,单体NIPUA的含量为10wt%时,光固化材料的综合性能达到最佳,其光固化速度为15.9m/min,粘度为185m Pa·s,固化后硬度为4H,初始热分解温度为310℃。最后对光固化引发体系进行了研究,结果表明:将光引发剂369和ITX复配使用后,可有效利用紫外光能量,提高光固化速度,同时能抑制氧的阻聚作用。当两种光引发剂的质量比为1:1,总含量为3wt%时,光固化材料的综合性能达到最佳,其光固化速度为19.2m/min,粘度为190m Pa·s,固化后硬度为6H,固化度大于98%,初始热分解温度为314℃。此光固化材料配方可满足光固化三维打印技术低粘度快固化的性能要求。
【关键词】：光固化三维打印 低粘度 快固化 预聚物 单体 引发剂
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ316.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 光固化三维打印快速成形技术12-13
• 1.1.1 三维打印快速成形技术分类12-13
• 1.1.2 光固化三维打印成形技术原理13
• 1.2 光固化三维打印成形材料13-23
• 1.2.1 光固化材料组成14-17
• 1.2.2 光固化材料固化机理17-19
• 1.2.3 光固化三维打印材料的性能要求19-20
• 1.2.4 光固化三维打印材料研究进展20-23
• 1.3 本课题的目的及意义23
• 1.4 研究内容和技术路线23-26
• 1.4.1 研究内容23-25
• 1.4.2 技术路线25-26
• 第二章 低粘度环氧丙烯酸酯预聚物的合成及其光固化材料性能26-47
• 2.1 引言26
• 2.2 低粘度环氧丙烯酸酯预聚物的合成26-35
• 2.2.1 实验部分26-29
• 2.2.2 结果与讨论29-35
• 2.3 低粘度环氧丙烯酸酯预聚物基光固化材料性能的研究35-45
• 2.3.1 实验部分35-38
• 2.3.2 结果与讨论38-45
• 2.4 小结45-47
• 第三章 三官能团聚氨酯丙烯酸酯单体的合成及其光固化材料性能47-61
• 3.1 引言47
• 3.2 实验部分47-49
• 3.2.1 实验原料及设备47-48
• 3.2.2 三官能团聚氨酯丙烯酸酯单体的合成48-49
• 3.3 结果分析49-60
• 3.3.1 三官能团聚氨基丙烯酸酯单体的合成49-52
• 3.3.2 三官能团聚氨酯丙烯酸酯单体的光固化材料性能研究52-60
• 3.5 小结60-61
• 第四章 3DP材料快速固化体系研究61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 实验部分61-62
• 4.2.1 实验原料61
• 4.2.2 测试和表征61-62
• 4.3 结果与讨论62-70
• 4.3.1 光引发剂的紫外光谱分析62-65
• 4.3.2 光引发剂的种类和含量对光固化速度的影响65-66
• 4.3.3 光引发剂的种类和含量对光固化材料固化后性能的影响66-70
• 4.4 小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-80
• 在学期间的学术成果以及发表的学术论文80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张兴华，，莫清兰;光固化材料及其应用[J];化学与粘合;1994年04期

2 许乾慰;姚畅旺;葛永静;;单组分可见光固化齿科正畸粘接剂力学性能研究[J];化学推进剂与高分子材料;2007年02期

3 唐立辉;段银钟;;新型可见光固化口腔正畸粘合剂研制[J];中国胶粘剂;1993年05期

4 黄兴耀,王德海,蔡延庆;热分析法研究含SiO_2、金刚砂填充物的光固化材料[J];精细化工;2004年12期

5 何勇;聂俊;;水性光固化材料[J];涂料技术与文摘;2007年06期

6 吕延晓;;中国光固化材料生产与市场近况[J];精细与专用化学品;2011年12期

7 贺锡挺;王德海;马国杰;;环氧树脂/环氧丙烯酸酯混杂光固化材料的结构与性能[J];化工学报;2009年03期

8 白湘云,金养智;水基光固化材料[J];影像技术;2000年02期

9 唐立辉;谢贺明;;口腔正畸可见光固化粘结技术[J];粘合剂;1991年04期

10 李双;李云庆;王家喜;;联苯单元丙烯酸酯的合成及光固化研究[J];信息记录材料;2007年04期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 李鹏;赵志敏;洪小芹;郭林峰;;基于光固化材料的自修复光纤微弯传感器[A];2007年全国博士生学术论坛（材料科学与工程学科）论文集[C];2007年

2 孙芳;黄毓礼;A.Korigodski;G.Popova;V.Kireev;;新型聚醚与有机硅多丙烯酸酯的感光性及其光固化材料性能研究[A];2000年非银盐信息记录材料学术报告会论文集[C];2000年

3 洪啸吟;;光固化胶粘剂的发展[A];北京粘接学会第四届学术年会-胶黏剂论文集[C];1992年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 关讯;我国光固化材料发展势头迅猛[N];中国包装报;2008年

2 记者胡浩;天洋推出防火保温光固化氟碳饰面一体化板[N];中国建材报;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 李娟;基于微喷工艺的低粘度快固化型三维打印材料的研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 江峰;齿科用可见光固化胶粘剂的制备及性能研究[D];中北大学;2007年

3 洪小芹;用于智能复合材料自修复的光固化材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

4 郭平;乙烯基环氧树脂的可见光固化及性能研究[D];武汉理工大学;2010年

  本文关键词：基于微喷工艺的低粘度快固化型三维打印材料的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：318880