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3D打印树脂配方优化

更新时间: 2024-11-30 10:09:49  查看次数: 74    
聚乙烯蜡浆是当作树脂助剂加到配方里的。聚乙烯蜡颗粒能不能在树脂里均匀地分散开,和它的亲油或者亲水性有关系。我们把聚乙烯蜡浆里的溶剂蒸发掉,然后研磨压片,用座滴法来测试它的亲油或者亲水性。水滴在聚乙烯蜡压片的表面,形成的接触角是 113 度,这就说明聚乙烯蜡的表面是疏水的,液体不容易在上面湿润,反而容易在表面上移动。它的亲油性比较好,能够在树脂里均匀地分散开,所以不用对它进行表面改性。把各种材料混合好之后,将树脂放到烘干箱里,在 100 摄氏度的温度下烘 30 分钟,这样就能让蜡浆里的有机溶剂全都挥发掉,然后就可以取出来冷却了。冷却之后倒进黑色塑料瓶里,放在避光的地方保存,放着等它里面的气泡全都消掉就可以备用了。
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除了要制作出低粘度的改性环氧丙烯酸酯柔性树脂,还得利用活性稀释剂(TPGDA)来调整树脂的粘度。通过改变改性环氧丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂以及 TPGDA 的用量,就能把粘度调整到符合 3D 打印要求的程度。既要防止打印的时候工作台升降移动,让树脂出现很严重的剪切变稀现象,也要避免树脂粘度过大、流动性不好,导致不能及时填充底部打印层的问题。后面加了蜡浆助剂之后,在打印过程中有机溶剂会蒸发掉,固体蜡颗粒就会分散在树脂里,这样会让粘度在一定程度上增大。一个完整构件打印所花的时间,是每层固化膜打印时间加起来的总和,所以应该尽量选更短的底层曝光时间,这样就能尽可能提高打印的效率,缩短打印总共花的时间。为了保证树脂能完全固化,我们可以在底层曝光时间 4 秒的基础上稍微增加一点。
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打印出来的构件表面很光滑,而且没有出现台阶多层的结构,那就说明这个配方里蜡树脂的打印精度很不错,也就意味着 4.5 秒是配方 M2E8T3 最适合的底层曝光时间,这个时间刚好能让碳碳双键被引发激活变成自由基之后充分聚合,还能让打印层完整地脱离。这么好的打印效果也同时证明了层厚、附着层曝光时间、层数、辅助曝光时间这些参数设置得很合理,能让树脂很好地固化,而且还能尽量缩短打印构件总共花的时间,对提高打印效率很有帮助。
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我们发现配方 M2E8T3 固化之后的拉伸强度是最高的,配方 M3E7T3 稍微低一点,配方 M4E6T3 是最低的,并且这三种打印取向的拉伸强度都是这样的大小关系。当配方里环氧丙烯酸酯的含量比较高,改性环氧丙烯酸酯树脂的含量比较低的时候,打印料成型固化之后的拉伸强度就会越高。这是因为环氧丙烯酸酯分子里的苯环能让树脂固化之后抵抗外界更大的应力,刚性和强度都非常高,而经过改性的环氧丙烯酸酯树脂加进了柔性的长链,长分子链能更自由地运动,固化之后会提高样品的柔韧性,但是同时也会降低样品的拉伸强度。为了解决这个矛盾的问题,还得把这两种材料的投料比例调整好。和德国 EnvisionTEC 公司的 EPIC 型树脂拉伸强度 16.8MPa、WIC100 型树脂 14.8MPa,还有国内上海那恒 NHC02 型树脂 18MPa 相比,配方 M2E8T3 和配方 M3E7T3 的拉伸强度表现得更优秀。 
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