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如何选择合适的光敏树脂单体

更新时间: 2025-01-06 14:32:33  查看次数: 180    
光固化3D打印,一般情况下,光敏树脂的粘度在400毫帕·秒到700毫帕·秒之间,是比较适合实际应用的。往里面加入稀释单体,能降低体系的粘度,让树脂的流动性更好。体系粘度降低后,树脂流平效果变好,像孔洞这类缺陷就不容易出现。不过,体系粘度也不能太低,不然就容易出现流挂现象。就是树脂附着力太弱,没办法粘在打印机机台上,没法完成向上移动打印的操作。
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TPM3EOTA这个体系,因为粘度太高,不能单独当作活性单体来用。ACMO体系呢,粘度又太低,流动性太强,很难反应固化,所以也被排除了。其他3种单体都能直接用在光敏树脂体系里。由于合适的体系粘度能让打印更均匀,缩短流平时间,提高固化速度和固化件的制作精度,所以优先考虑粘度合适的HDDA、PEG400DA或者TMPTA当作体系的活性单体。
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HDDA体系的拉伸性能是最差的。这是因为HDDA分子比较长,和同样是双官能度单体的PEG400DA相比,分子链越长,可固化双键之间的平均距离就越大,固化之后的交联密度就越小,所以固化件的拉伸强度就比较弱。一般来讲,单体官能度越高,预聚物和单体之间的交联度就越大,拉伸性能也就会相应提高。从三官能度的TMPTA固化树脂拉伸性能最高就能看出来。可同样是三官能度单体的TMP3EOTA,做出来的固化树脂拉伸强度却比较小。这是因为TMP3EOTA单体上有三个乙氧基,而乙氧基是柔性基团,这就让TMP3EOTA有了柔性分子的特性。而且TMP3EOTA分子链支化程度很高,体系里分子链的紧密度小,固化之后分子间的相互作用力就减弱了,拉伸性能也就下降了。虽然TMP3EOTA是三官能团结构,能增加预聚体和单体之间的交联度,但它分子本身的柔性起的作用更大,所以最后固化树脂的拉伸强度还是很小。单官能度的ACMO固化树脂,拉伸性能却还不错。可能是因为ACMO分子里有个环状结构的吗啉基团,这个基团让分子链段不容易旋转,分子之间容易产生物理交联,它的玻璃化温度比较高,刚性也比较强,所以拉伸强度就提高了。相应固化件的断裂伸长率从大到小依次是TMP3EOTA>HDDA>PEG400DA>TMPTA >ACMO。从这里能得出几点:第一,单体分子链段越短,聚合之后分子间交联的平均距离就越短,反应物的交联度增大,材料的韧性就变差,比如HDDA和PEG400DA对比就是这样;第二,ACMO的断裂伸长率最小,原因就是环状结构的吗啉基团让分子链段不易旋转,材料刚性强,韧性就差,所以断裂伸长率低;第三,TMP3EOTA不仅本身分子量大,分子链长,空间体积大,还受单体里柔性基团的影响,所以韧性最强。总的来说,单体本身的柔性或者刚性,对材料的力学性质影响很大。材料的断裂伸长率通常和材料的拉伸性能呈负相关关系,也就是说,一般拉伸强度高的材料,断裂伸长率往往比较低。在紫外光照射下,添加了光引发剂后,聚合单体和低聚物就能打开双键或巯基进行反应,实现光固化成型 。