納米改性光固化快速成型樹脂性能的研究.pdf

1、光固化快速成型技術(shù)是光固化樹脂在光照條件下逐層固化、疊加形成三維制品的一種成型技術(shù)。本文主要對光固化成型樹脂進(jìn)行納米改性研究。光固化成型材料對成型產(chǎn)品的尺寸精度和力學(xué)性能具有直接影響，目前國內(nèi)紫外光固化成型材料存在尺寸收縮大、一次性固化強(qiáng)度低、力學(xué)性能差等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)限制了光固化快速成型技術(shù)的發(fā)展，因此研發(fā)性能優(yōu)異的光固化成型樹脂具有重要意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用石墨烯和炭黑對基體樹脂進(jìn)行改性，研究了石墨烯和炭黑對基

2、體光固化成型樹脂性能的影響，并將石墨烯和炭黑改性后的樹脂性能進(jìn)行對比。測試結(jié)果表明，在樹脂中分別加入0.25wt‰的石墨烯和炭黑后，樹脂粘度下降。透射電鏡顯示石墨烯在基體樹脂中分散效果良好，炭黑在基體樹脂中發(fā)生團(tuán)聚。熱失重分析顯示，石墨烯和炭黑提高了基體樹脂的最快分解溫度，并且使基體樹脂的最大分解速率下降，說明石墨烯和炭黑可以提高基體樹脂的熱穩(wěn)定性。力學(xué)性能測試結(jié)果顯示，經(jīng)炭黑改性后，樹脂的拉伸強(qiáng)度下降了32.8％，彎曲模量下降了46.

3、88%；經(jīng)石墨烯改性后，樹脂的拉伸強(qiáng)度提高了8.39%，彎曲模量下降了46.79%。⑵使用硅烷偶聯(lián)劑KH570對納米二氧化硅顆粒進(jìn)行表面接枝改性，然后利用機(jī)械共混的方法將改性粒子與基體樹脂進(jìn)行共混，制備納米復(fù)合材料，研究了改性納米顆粒對基體樹脂性能的影響。粘度測試表明，納米SiO2含量在1~5wt%范圍內(nèi)，樹脂的粘度隨著粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，但仍具有良好的流動(dòng)性，符合DLP成型機(jī)對成型樹脂粘度的要求。復(fù)合材料的體積收縮率隨改性納米S

4、iO2含量的增加而減小，改性納米二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)的體積收縮率為6.94%。通過對復(fù)合材料凝膠率的測定，研究了改性納米SiO2對光固化樹脂固化速率的影響。與未加改性納米粒子的光固化樹脂相比，加入納米粒子后樹脂的凝膠率增加，且隨著納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低，改性納米二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，凝膠率最大，為88.19%。通過對固化后樹脂的熱失重測試，研究了改性納米SiO2對樹脂熱穩(wěn)定性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性納米SiO2的加入使樹

5、脂的最快分解速率降低，提高了樹脂的熱穩(wěn)定性。拉伸測試結(jié)果顯示，隨著改性納米SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度先升高后下降，當(dāng)改性納米二氧化硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度最大，為23.19MPa，與未改性樹脂相比，拉伸強(qiáng)度提高了69.83%。⑶使用硅烷偶聯(lián)劑KH570對納米三氧化二鋁顆粒進(jìn)行表面接枝改性，然后利用機(jī)械共混的方法將改性無機(jī)粒子與基體樹脂進(jìn)行共混，制備納米復(fù)合材料，研究了改性納米顆粒對基體樹脂性能的影響。粘度測

6、試結(jié)果表明，納米Al2O3含量在1~5wt%范圍內(nèi)，樹脂的粘度隨著粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，但仍具有很好的流動(dòng)性，符合DLP成型機(jī)對樹脂粘度的要求。復(fù)合材料的體積收縮率隨改性納米三氧化二鋁含量的增加而減小，改性納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)的體積收縮率為6.48%。通過對復(fù)合材料凝膠率的測定，研究了改性納米三氧化二鋁對光固化樹脂固化速率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著改性納米三氧化二鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的凝膠率先上升后下降，納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為