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凝胶含量对于3D打印的光敏树脂力学性能的影响

更新时间: 2019-10-21 16:00:56  查看次数: 435    
混杂型光敏树脂中阳离子凝胶含量的提高
光敏树脂中凝胶含量影响树脂的力学性能,体积收缩率。通常凝胶含量的提高会使固化后试样的力学性能上升。但是混杂型光敏树脂的凝胶含量比自由基型光敏树脂低,主要原因有两方面:一方面是混杂型光敏树脂中阳离子组分固化速度相对于自由基组分慢,自由基组分的快速固化限制了阳离子活性中心的反应;另一方面是阳离子引发剂吸收波长比较短,绝大数的引发剂的最大吸收波长在320nm附近,对于355nm处的紫外波长吸收较弱,使得阳离子引发剂与SLA的激光波长不相匹配。试图通过后固化与添加光敏剂来提高光敏树脂的凝胶含量。


后固化对混杂型光敏树脂的凝胶含量的影响

混杂型光敏树脂中阳离子组分的聚合机理存在快引发、快增长、易转移、难终止的特点。由于阳离子组分中活性中心在激光消失后仍存在活性,可以通过后固化使活性中心继续引发光敏树脂中的阳离子组分,提高光敏树脂的凝胶含量,从而提高固化后树脂的各项性能。后固化时间以及后固化温度都会影响后固化的效果。实验中选取第二章中混杂型光敏树脂为考察对象。


在室温下,研究了混杂型光敏树脂的后固化时间对凝胶含量的影响,当后固化时间小于8小时时,凝胶含量随着后固化时间的增加而增加,当后固化时间超过8小时后,凝胶含量基本不变。当激光消失后,阳离子活性中心可以继续固化环氧基团,从而使凝胶含量上升,当阳离子组分的粘度过高时会限制活性中心继续反应,此时凝胶含量将不会再上升。


当后固化为8h时,分别取30℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃等不同后固化温度,研究后固化温度对凝胶含量的影响,结果如图。


混杂型光敏树脂中凝胶含量的增幅随着后固化温度的增加而减少,当温度达到70℃后凝胶含量不会随温度而增加。增加温度可以提高阳离子活性中心的运动,同时温度可以降低固化树脂体系内部的粘度,使活性中心可以继续固化粘度较高的树脂,凝胶含量提高。后固化温度对凝胶含量的提高有限,主要是所用的混杂型光敏树脂中阳离子组分仅为30%,在混杂型光敏树脂中含量较少,自由基组分会限制阳离子活性中心的反应。


从上述实验可以看出,后固化时间为8小时,后固化温度为70℃时,固化树脂的凝胶含量最高,性能最佳。