光敏材料(3d打印光敏树脂是什么材料)[通俗易懂]

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早在4000年前，古埃及人就在木乃伊中使用了光固化材料。据记载，古埃及人用浸过沥青的亚麻条包裹木乃伊。因为沥青含有不饱和化合物，所以可以在阳光下固化。我国民间用桐油浸涂木制用具，在阳光下熟化，也能在木制用具表面形成防水防漏耐磨保护层。其实这也是光固化技术的应用。在20世纪40年代，第一个获得授权的紫外光固化涂料是由不饱和聚酯和苯乙烯组成的。1968年，德国一家公司利用不饱和树脂和安息香醚的紫外光固化体系，首次制成商用产品，并研制出第一代紫外光固化涂料。20世纪70年代初，两家美国化学公司相继开发出UV固化油墨。随后，他们很快开发出丙烯酸光固化涂料，在美国成为热潮。仅1972年就组装了16条大型流水线，线速度120m/min，创造了涂料干燥史上前所未有的高速，引起了涂料行业的高度关注。这就是所谓的第二代光固化涂料。

光敏树脂又称UV树脂，是一种具有许多优点的特种树脂，由光敏预聚物、活性稀释剂和光敏剂组成。光敏树脂一般为液态，在一定波长(250 nm ~ 400 nm)的紫外光照射下，立即引起聚合反应，完成固化。光敏树脂有着广泛的应用。可用于制作高强、耐高温、防水材料，具有节能、污染小、固化速度快、生产效率高的特点。

适合3D打印的合格光敏树脂需要满足以下要求。

1.对特定波长光源的高灵敏度。3D打印多采用特定波长的光源作为光源来引发反应，这就要求光敏树脂材料对光源有很高的灵敏度。

2.合适的光固化速度。3D打印光敏树脂必须有很高的固化速度，才能保证下一层树脂和上一层树脂能够快速固化，但固化速度不能太快。用作粘合剂的光敏树脂必须保证固化速度低于树脂的渗流速度，以免树脂还没有渗透到位就已经固化，导致树脂无法继续流动，粘合性能不佳。

目前常见的光敏树脂分为两大类，丙烯酸酯和环氧树脂。

1环氧树脂

环氧树脂(EP)是3D打印中最常见的光敏树脂。1930年，瑞士的Pierre Castan和美国的S.Q. Greenlee首先合成了环氧树脂，属于热固性塑料。从1958年开始，中国开始研究环氧树脂，并以很快的速度投入工业生产。这些树脂可广泛应用于国防和国民经济的各个部门，如浇注、浸渍、层压材料、粘合剂、涂料等。

环氧树脂作为3D打印材料，除了碳化硅和碳纤维作为填料外，还可以使用纳米粘土薄片来增强其粘性。通过改变这些填充物的组合，科学家可以自由控制材料的强度，以满足各种需求。这种新材料可以用来制造更轻的汽车或飞机，或者在轻型建筑中用作建筑结构，是一种非常理想的材料。

环氧树脂在3D打印中的另一个重要用途是作为粘合剂。环氧树脂与无机和金属粉末材料有良好的相容性，能快速渗入无机或金属粉末表面。环氧树脂作为一种光敏涂料，在人们的日常生活中得到了广泛的研究和应用。产品种类多，应用范围广。相应的环氧树脂光敏材料可以在不同的系统中找到。

2丙烯酸酯

丙烯酸酯具有浅色、耐光、耐热、耐化学腐蚀等特点。因此，由丙烯酸酯制成的涂料应用广泛，种类繁多。当3D打印技术与丙烯酸酯单体结合使用时，丙烯酸酯单体可以与光引发剂混合，光引发剂在紫外区吸收一定波长的能量，产生自由基。自由基聚合的优势在于反应速度快，固化时间短。但自由基聚合受氧气的影响:自由基会与空气体中的氧气发生反应，从而被消耗，阻碍聚合。宏观来看，固化后的光敏树脂表层没有完全固化，摸起来很粘。

此外，陶瓷和金属也可用作印刷材料。当陶瓷粉末与丙烯酸酯以1:1的比例混合时，树脂可以作为粘合剂。有陶瓷粉的树脂会有一定程度的固化，硬度刚好能保持实物的形状。之后，加入陶瓷粉的成品在炉中烧制，去除聚合物，将陶瓷成分粘合在一起，使得最终成品中的陶瓷含量高达99%。该方法也适用于含有金属粉末的丙烯酸树脂。

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