低收缩高强度EA基光固化3D打印实体材料的研究

摘要

实体材料是光固化3D打印成形中最关键的材料，它的性能直接影响到最终制件的质量。由于光固化3D打印的特殊工艺，目前用于光固化3D打印的实体材料存在固化收缩大和力学性能差等问题。本文以自合成的超支化聚酯丙烯酸酯（L-HBP）作为实体材料的预聚体，制备了一种低收缩环氧丙烯酸酯（EA）基光固化3D打印实体材料，并采用氧化石墨烯（GO）对其进行增强改性，最终得到一种低收缩、高强度的EA基光固化3D打印实体材料。
　　首先合成了超支化聚合物L-HBP，并确定了最佳合成工艺，研究了其固化性能和喷射性能。结果表明，L-HBP可以发生光聚合反应，其光固化试样（L-HBP与活性单体的比例为8:2）的固化体积收缩率仅为2.86%；L-HBP在60℃下的粘度与表面张力分别为151.33mPa·s和29.10mN/m，表明其具有良好的固化性能和喷射性能，能够作为低收缩EA基光固化3D打印实体材料的预聚体。
　　采用L-HBP以及力学性能较好的EA作为实体材料的预聚体，研究了各组分的配比及含量对实体材料固化体积收缩率、粘度、光固化速度等性能的影响。结果表明，以具有低粘度、低收缩特性的L-HBP作为预聚体可以显著降低实体材料中小分子活性单体的含量，从而使得实体材料中的C=C双键浓度下降，固化体积收缩率降低。当L-HBP含量为40wt%时，实体材料的综合性能最佳，其固化体积收缩率为3.97%，与以EA为预聚体的实体材料相比，降低了45.48%。
　　利用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）对GO表面接枝处理，并将得到的GO-g-PMMA对低收缩EA基光固化3D打印实体材料进行了增强改性研究。经过PMMA接枝处理的GO能够在实体材料中均匀分散，并与实体材料之间形成化学交联点，增强了大分子链之间的相互作用，添加适量的GO-g-PMMA可以显著提高实体材料的力学性能。当GO-g-PMMA含量为0.1wt%时，实体材料固化物的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均达到最大值，分别为32.87MPa、51.29MPa和10.70kJ/m2，比未改性的实体材料分别提升了49.47%、66.91%和56.89%。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1 3D打印技术简介

1.2 光固化3D打印技术概述

1.3 光固化3D打印实体材料

1.4 研究目的及意义

1.5 研究内容和技术路线

第二章 超支化聚酯丙烯酸酯预聚体的合成及其固化性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 EA基光固化3D打印实体材料的制备及其收缩性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 低收缩EA基光固化3D打印实体材料的配方及性能

3.5 本章小结

第四章 GO增强EA基光固化3D打印实体材料的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的学术成果以及发表的学术论文