理论教育 光固化成型(SLA)材料的特点、组成及分类

光固化成型(SLA)材料的特点、组成及分类

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:(二)SLA技术用成型材料的组成、分类及光固化特性分析光固化树脂成型材料主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂三种成分。其中,混杂型光固化树脂材料为SLA工艺新研制出的新型材料。经实验检验,采用混杂型光固化树脂作为SLA技术的原材料,可以得到精度较高的原型制件。光引发剂的性能决定了光固化树脂成型材料的固化程度与固化速度。

光固化成型(SLA)材料的特点、组成及分类

由于成型材料及其相关性能会直接影响成型制件的质量与精度,在材料的成型加工过程中,成型制件出现的各种形变都与成型材料有着密切的关系,因此RP材料是SLA技术以及其他RP加工制造中的主要问题。

SLA技术用材料为液态光固化树脂材料,有时也称之为液态光敏树脂。光固化树脂材料具有特殊的一些性能,如收缩率小或无收缩,变形小,不用二次固化,强度高等。随着SLA技术的飞速发展,光固化树脂材料也不断地被研发和推广。

(一)SLA技术用材料的特点

首先,光固化成型材料需具备两个基本条件:能够固化成型;成型后制件的形状、尺寸稳定。此外,还应满足以下条件:

(1)成型材料易于固化,成型后需具有一定的粘结强度。

(2)树脂成型材料的黏度不能太高,以保证所加工出来的每一层具有较好的平整性,同时减少液态树脂的流动时间。

(3)树脂成型材料自身的热影响区较小,收缩应力也较小。

(4)光线应对树脂成型材料有一定的穿透力,从而可获得具有一定固化深度的层片。

(二)SLA技术用成型材料的组成、分类及光固化特性分析

光固化树脂成型材料主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂三种成分。根据引发剂的引发机理,光固化树脂材料可分为三类:阳离子光固化树脂、自由基光固化树脂、混杂型光固化树脂。其中,混杂型光固化树脂材料为SLA工艺新研制出的新型材料

齐聚物是光固化成型材料的主体,它是一种含有不饱和官能团的基料,其末端有可以聚合的活性基团,因此一旦有了活性种,它就可以继续聚合长大,而且一旦聚合,其相对分子质量上升的速度非常快,立刻就可成为固体。齐聚物决定了光固化成型材料的基本物理化学性能,如液态树脂的黏度、固化后的强度和硬度、固化收缩率和溶胀性等。(www.daowen.com)

1.阳离子光固化树脂 阳离子光固化树脂材料的主要成分为环氧化合物。SLA技术用阳离子型齐聚物和活性稀释剂一般是阳离子和乙烯基醚。阳离子具有以下优点,因此它是目前最常用的阳离子型齐聚物。

(1)固化后收缩小,产品制件的精度较高。

(2)黏度值较低,生产成型制件的强度较高。

(3)由于阳离子聚合物是活性聚合,因此在光熄灭后还可以继续引发聚合。

(4)氧气对自由基的聚合有阻聚作用,但对阳离子树脂几乎没有影响。

(5)采用阳离子光固化树脂制成的制件可直接用于注射模具。

2.自由基光固化树脂 目前用于光固化成型材料的自由基齐聚物主要有三类:聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧树脂丙烯酸酯。聚酯丙烯酸酯材料的流平性较好,固化质量也较好,其成型制件的性能可调节范围较大。采用聚氨酯丙烯酸酯材料成型的制件可赋予产品一定的柔顺性与耐磨性,但聚合的速度较慢。环氧树脂丙烯酸酯材料聚合的速度较快,成型制件的强度极高,但脆性较大,产品制件的外形易变色发黄。

3.混杂型光固化树脂 最近,西安交通大学通过研究开发,以固化速度较快的自由基光固化树脂材料为骨架结构,再以收缩、变形小的阳离子光固化树脂材料为填充物,制成混杂型光固化树脂材料,并将其用于SLA技术。此种混杂型光固化树脂材料的主要优点是:可提供诱导期较短、聚合速度稳定的聚合物;可以设计成无收缩的聚合物;阳离子在光消失后,仍然可以继续引发聚合等。经实验检验,采用混杂型光固化树脂作为SLA技术的原材料,可以得到精度较高的原型制件。

SLA技术用稀释剂包括多官能度单体、单官能度单体两类。目前采用的添加剂有:阻聚剂、光固化剂、燃料、天然色素、UV稳定剂、消泡剂、流平剂、填充剂和惰性稀释剂等。其中阻聚剂尤其重要,它是保证液态树脂材料在容器中存放较长时间的主要因素。

光引发剂是刺激光敏树脂材料进行交联反应的特殊基团,当受到特定波长的光子作用时,它就会变成高度活性的自由基团作用在齐聚物上,促使其产生交联反应,使其由原来的线状聚合物变为网状聚合物,最终呈现为固态。光引发剂的性能决定了光固化树脂成型材料的固化程度与固化速度。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈