光敏树脂

即是UV树脂,由聚合物单体与预聚体组成,其中加有光(紫外光)引发剂(或称为光敏剂)。在一定波长的紫外光(250-300纳米)照射下立刻引起聚合反应完成固化。一般为液态,一般用于制作高强度、耐高温、防水等的材料。

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用于SLA的光固化树脂和下面介绍的普通的光固化预聚物基本相同,但由于SLA所用的光源是单色光,不同于普通的紫外光,同时对固化速率又有更高的要求,因此用于SLA的光固化树脂一般应具有以下特性。

(1)黏度低。光固化是根据CAD模型,树脂一层层叠加成零件。当完成一层后,由于树脂表面张力大于固态树脂表面张力,液态树脂很难自动覆盖已固化的固态树脂的表面.必须借助自动刮板将树脂液面刮平涂覆一次,而且只有待液面流平后才能加工下一层。这就需要树脂有较低的黏度,以保证其较好的流平性,便于操作。现在树脂黏度一般要求在600 cp·s(30℃)以下。

(2)固化收缩小。液态树脂分子间的距离是范德华力作用距离,距离约为0.3~0.5 nm。固化后,分子发生了交联,形成网状结构分子间的距离转化为共价键距离,距离约为0.154 nm,显然固化前后分子间的距离减小。分子间发生一次加聚反应距离就要减小0.125~0.325 nm。虽然在化学变化过程中,C=C转变为C—C,键长略有增加,但对分子间作用距离变化的贡献是很小的。因此固化后必然出现体积收缩。同时,固化前后由无序变为较有序,也会出现体积收缩。收缩对成型模型十分不利,会产生内应力,容易引起模型零件变形,产生翘曲、开裂等,严重影响零件的精度。因此开发低收缩的树脂是目前SLA树脂面临的主要问题。

(3)固化速率快。一般成型时以每层厚度0.1~0.2 mm进行逐层固化,完成一个零件要固化百至数千层。因此,如果要在较短时问内制造出实体,固化速率是非常重要的。激光束对一个点进行曝光时问仅为微秒至毫秒的范围,几乎相当于所用光引发剂的激发态寿命。低固化速率不仅影响固化效果,同时也直接影响着成型机的工作效率,很难适用于商业生产。
(4)溶胀小。在模型成型过程中,液态树脂一直覆盖在已固化的部分工件上面,能够渗入到固化件内而使已经固化的树脂发生溶胀,造成零件尺寸发生增大。只有树脂溶胀小,才能保证模型的精度。
(5)高的光敏感性。由于SLA所用的是单色光,这就要求感光树脂与激光的波长必须匹配,即激光的波长尽可能在感光树脂的最大吸收波长附近。同时感光树脂的吸收波长范围应窄,这样可以保证只在激光照射的点上发生固化,从而提高零件的制作精度。
(6)固化程度高。可以减少后固化成型模型的收缩,从而减少后固化变形。
(7)湿态强度高。较高的湿态强度可以保证后固化过程不产生变形、膨胀、及层间剥离。