3d打印材料是3D 打印技术重要的物质基础,它的性能在很大程度上决定了成形部件的综合性能,发展至今,其材料种类已经十分丰富,主要种类包括聚合物材料、金属材料、陶瓷材料等。
3D打印用聚合物材料主要包括光敏树脂、热塑性塑料及水凝胶等。
光敏树脂是最早应用于3D打印的材料之一,适用于光固化成形(Stereolithography Apparatus,SLA)主要成分是能发生聚合反应的小分子树脂(预聚体、单体)其中添加有光引发剂、阻聚剂、流平剂等助剂,能够在特定的光照(一般为紫外光)下发生聚合反应实现固化。
光敏树脂并不算一种新的材料,与其原理类似的光刻胶、光固化涂料、光固化油墨等已经在电子制造、全息影像、胶粘剂、印刷、医疗等领域得到广泛应用。
在涂料领域,光固化技术因具有固化速度快、固化性能优异、少污染、节能等优点被认为是一种环境友好的绿色技术。
但应用于3D打印的树脂固化厚度(一般>25 μm)明显大于传统涂料的涂布厚度(一般<20 μm)其在配方组成上与传统的光固化涂料、油墨等有所区别。
按照聚合体系划分,可以分为自由基聚合和阳离子聚合,两者的聚合机理和依靠的活性基团各不相同,自由基聚合依靠光敏树脂中的不饱和双键进行聚合反应,而阳离子聚合依靠光敏树脂中的环氧基团进行聚合反应。
自由基聚合体系固化速度快,原料成本低,但在空气中存在一定程度的氧阻聚效应,会对固化性能及部件性能产生影响;阳离子聚合体系则无氧阻聚效应,固化收缩小甚至无收缩,但对水分很敏感,且原料成本较高,所以目前3D打印中使用的光敏树脂以自由基聚合体系为主。