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            光敏樹脂材料組成及固化機理

            2018-7-10 00:27| 發布者: flydians| 查看: 1115| 評論: 0

            摘要: 光固化快速成型技術從誕生至今,光敏樹脂—直都作為該技術的主要成型材料之一。光固化技術是通過計算機控制相應的激光或紫外光光源對光敏樹脂進行固化掃描,從而完成制件的成型。所以,光敏樹脂作為光固化技術的成型 ...
            光固化快速成型技術從誕生至今,光敏樹脂—直都作為該技術的主要成型材料之一。光固化技術是通過計算機控制相應的激光或紫外光光源對光敏樹脂進行固化掃描,從而完成制件的成型。所以,光敏樹脂作為光固化技術的成型原料,其組成成分及性能都將對成型制件的精度和效率有著較大的影響。


            (1)光敏樹脂的主要成分

            光敏樹脂的主要成分可分為低聚物、活性單體、光引發劑三種主要成分和少量其他助劑組成。

            1)低聚物

            所謂低聚物是含有不飽和官能團的低分子聚合物。低聚物的分子末端具有進行光固化反應的活性基團,主要是不飽和雙鍵和環氧基團等,一旦引發聚合,分子量會以極快的速度增加,迅速進行固化,成為固體。并且,低聚物作為光敏樹脂中最基本、占比最大的組分,它對光敏樹脂的固化性能以及光固化成型制件的物理化學性能都有著決定性的影響。所以,選擇合適的低聚物對于光敏樹脂的組成來說具有重要的意義。實際生產中,常用的低聚物包括聚丙烯酸樹脂、環氧丙烯酸樹脂以及聚氨酯丙烯酸樹脂等。

            2)活性單體

            活性單體也稱稀釋劑,具有可反應的官能團,作為光敏樹脂的主要成分之一,它的主要作用是用來降低光敏樹脂的黏度,并且在光固化反應的始末還要作為反應成分之一參與其中。因而,活性單體對于光固化反應的進程及成型制件的物理性能等有著顯著的影響。常用的活性單體包括丙烯酸酯類、乙烯基醚類等。

            3)光引發劑

            光引發劑的主要作用為引發光敏樹脂中其他聚合物的相互反應。因其直接決定光敏樹脂的固化速率和固化質量,所以其作用在光敏樹脂組分中極為關鍵。根據所產生活性種的不同又可分為自由基型和陽離子型兩大類。陽離子型的有芳茂鐵鹽類、二芳基碘鎿鹽和芳香重氮鹽類等;自由基型包括安息香及其醚類衍生物和苯乙酮類等。

            (2)光敏樹脂固化機理

            光敏樹脂在激光的照射下,樹脂表面被激光照射處的曝光量五必須大于給定的臨界曝光量瓦,才能使光敏樹脂由液態轉變為固態,公式表示為

            E{x,y,z)>Ec

            此時,光敏樹脂中的光引發劑吸收了光源中的輻射能,使其產生了自由基或陽離子,從而使得單體和低聚物活化,進而發生交聯反應生成高分子固化物。由于低聚物和活性單體的分子上一般都含有兩個以上可以聚合的雙鍵或環氧基團,因此聚合得到的不是線性聚合物,而是一種交聯的體形結構,其過程可以表示為:




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