光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

3D打印技術(shù)作為一種新興的技術(shù)革命，將人們引向了一個新的世界，它是以智能數(shù)字化制造以及光固化樹脂材料的使用為中心，打破了低效率的傳統(tǒng)制造形式，在生產(chǎn)制造的時間、速度、精密度上都有了前所未有的提高。

光固化3D打印技術(shù)具有制造周期短、成型精度高、可個性化定制等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，而3D打印材料的種類和性能決定了光固化3D打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。目前光固化3D打印材料（實體材料和支撐材料）技術(shù)為國外少數(shù)幾家公司所壟斷，尤其是支撐材料的空缺，已經(jīng)嚴重阻礙了光固化3D打印技術(shù)在我國的發(fā)展。分別制備了低粘度、低表面張力的溫敏型支撐材料和力學(xué)性能高、水溶性的反應(yīng)型支撐材料，研究了兩種支撐材料固化前后的性能。

首先以溫敏聚合物P123、光固化單體（PEG400DA+PEG1000DA）、光引發(fā)劑907、流平劑BYK331等為原料，在研究P123溫敏特性和水凝膠特性及其與光固化單體之間的協(xié)同增強效應(yīng)的基礎(chǔ)上，制備了一種低粘度、快固化的溫敏型光固化3D打印支撐材料，并分析了其固化成型機理。最終確定了溫敏型支撐材料的最佳配方，其綜合性能（25℃時）為：粘度為34.22mPa·s，表面張力為33.46mN/m，固化收縮率為0.97%，溶解度為26.77%。

以丙烯酸和聚乙二醇為原料，在催化劑對甲苯磺酸、阻聚劑對苯二酚及帶水劑甲苯的基礎(chǔ)上，通過酯化反應(yīng)合成了單端羥基PEGmA。通過紅外光譜、核磁共振氫譜和高效液相色譜等對合成產(chǎn)物進行了表征。最終確定了PEGmA的最佳合成工藝：酸醇摩爾比為1.5:1，對甲苯磺酸含量為1.5wt%（以酸醇總質(zhì)量計），對苯二酚含量為1wt%（以酸醇總質(zhì)量計），酯化時間為6h，酯化溫度為120℃。

基于PEGmA的紫外光固化特性及其固化物良好的力學(xué)性能和水溶性，以所合成的水溶性PEGmA為光固化單體，選用369和ITX共引發(fā)劑、流平劑BYK331等為原料，制備了一種力學(xué)性能高、水溶性的反應(yīng)型光固化3D打印支撐材料，并分析了其固化成型機理及水溶特性。最終確定了反應(yīng)型支撐材料的最佳配方，其綜合性能（25℃時）為：粘度為68.74mPa·s，表面張力為36.57mN/m，拉伸強度和硬度分別為24.21MPa和42HA，溶解度為50.32%。

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