激光快速成型光固化树脂的研究应用

    1 前言

    感光性高分材料在照相、复印、印刷、集成电路等方面已获得重要的应用〔1〕,近年来它进入了一个新的应用领域)))快速成型制造。快成型技术(以下简称RP)是80年代末发展起来的一种新型制造技术〔2〕,此技术无需机械加工或任何模具就能直接得到几何造型复杂的塑料模型,从而极大缩短了产品的研制周期,提高生产率和降低成本。其中的光固化法(简称SL法)是在微机的控制下,用一特定波长的紫外激光束,照计算机几何造型所确定的轨迹打在液态光固化树脂上,迅速形成连续的固化点,得到一个X)Y的平面图形,随着升降平台Z轴方向运动,平面固化层多次叠加,即可获得一个真实的、高精度的三维实体,SL法成型原理见图1。

    光固化树脂是该技术的重要组成部分,它的性状直接影响成型工艺的实施、成型精度和成型件的机械性能及应用范围。因此,该树脂必须具有低粘度、低固化收缩率、可靠的贮存稳定性以及高的光响应速度等特点,其光成型物还必须具有良好的机械性能。光固化树脂在上述诸方面的性质取决于预聚体的种类、分子量、活性单体、引发剂的种类以及各种物料之间的适当配比。

    2 实验部分

    2.1 主要实验原料及仪器设备

    原料:丙烯酸(工业级),低分子量环氧树脂(工业级),阻聚剂(CP级),各种活性单体(工业级),催化剂(自制)。

    仪器设备:GGZ-500型高压汞灯(上海灯泡一厂),NDJ-1型旋转式粘度计(上海天平仪器厂),PLS-600型激光快速成型机(西安交大)。

    2.2 环氧丙烯酸酯预聚体的合成

    在三颈瓶中加入指定量的环氧树脂、阻聚剂、催化剂,加热搅拌下分次加入指定量的丙烯酸,在90~95e下反应4~6 h,残留酸值低于5.0时结束。

    2.3 激光快速成型用光固化树脂的制备(见图2)

    2.4 测试方法

    2.4.1 酸值参照GB1674-81测定。

    2.4.2 粘度参照GB12007.4-81测定。

    2.4.3 树脂光固化收缩率参照文献〔3〕测定。

    2.4.4 树脂固化线收缩率指在相同光源、相同距离、相同试样尺寸条件下,树脂完全固化后试样长度变化的相对值,用千分尺测定。

    2.4.5 表固时间以相同条件下,针探液表面形成完整膜体所用最短时间计算。

    2.4.6 临界曝光量、透射深度参照文献〔4〕测定。

    2.4.7 自凝时间指光固化树脂在自然光下放置,出现凝胶的时间。

    3 结果和讨论