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3D打印材料光敏树脂的改性研究

王蕾  
【摘要】:3D打印快速成形是利用光敏树脂在一定波长紫外线作用下会产生聚合反应、从而固化的一种技术。本文侧重研究了3D打印材料光敏树脂的改性。3D打印技术中,光敏树脂的性能直接影响光固化制件的力学性能、耐热性能以及制件的精确度,而目进口的光敏树脂价格昂贵,使成本大大提高,国内开发的光敏树脂制备的成形件存在表面质量不好、收缩率高、耐热性不好、韧性差、力学性能不好等缺点,光敏树脂的不足严重阻碍了3D打印技术进一步的发展和应用,所以研究出一种高性能的3D打印用光敏树脂材料对3D打印产业的发展具有十分重要的意义。本文采用氧化石墨烯、硅藻土和纤维材料芳纶浆粕改性光敏树脂的方法来提高成形材料的力学性能和热稳定性能。首先采用超声分散法制备了氧化石墨烯,并对氧化石墨烯的结构和性能进行了表征。并分别将氧化石墨烯、硅藻土以及芳纶浆粕与光敏树脂混合使它们产生物理作用或化学反应而得到具有优良机械性能的复合材料。(1)通过溶液共混法制备了氧化石墨烯/光敏树脂复合材料。采用FT-IR、TG、SEM等方法对复合材料的性能进行了表征,发现氧化石墨烯在树脂基体中分散均匀。对固化后的复合材料的机械性能和耐热性能进行测试,研究结果表明,固化后的改性光敏树脂制件的体积收缩率有所降低,拉伸强度和弯曲强度明显的升高,耐热性能也有一定的提高,当氧化石墨烯含量为0.5‰时性能达最佳,其中复合材料的拉伸强度为42.92MPa,弯曲强度为123.75MPa,比纯光敏树脂的拉伸强度提高了28.7%,弯曲强度提高了32.8%。(2)硅藻土的表面改性,将经硅烷偶联剂改性后的1号硅藻土和2号硅藻土分别与光敏树脂复合制备出硅藻土/光敏树脂复合材料。对比两种硅藻土改性光敏树脂复合材料的性能发现,2号硅藻土的含量为0.3%时复合材料拉伸强度为34.40MPa,断裂伸长率为8.21%,比纯光敏树脂的拉伸强度提高约53.7%,断裂伸长率提高16.6%。1号硅藻土的加入提高了材料的抗拉强度,使复合材料的断裂伸长率下降,降低了材料的韧性。(3)用硅烷偶联剂对芳纶浆粕进行改性处理,并将其分散到光敏树脂中,制备了纳米芳纶浆粕/光敏树脂复合材料,研究发现:改性后芳纶浆粕在光敏树脂中能均匀分撒。对复合材料的力学性能进行测试,结果发现:改性后芳纶浆粕对光敏树脂的增强、增韧效果很好,改性芳纶浆粕加入量为0.7%时,拉伸强度提高了99.66%,弯曲强度提高了348%。


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