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玻璃纤维/光敏树脂复合材料的3D打印及其力学性能

2021-04-06金肖克祝成炎蔡冯杰

纺织学报 2021年1期
关键词:力学性能改性复合材料

宋 星, 金肖克, 祝成炎, 蔡冯杰, 田 伟

(浙江理工大学 纺织科学与工程学院(国际丝绸学院), 浙江 杭州 310018)

3D打印是快速成型技术的一种,其原理为利用材料逐层堆积叠加制备三维产品[1]。与传统材料成型技术相比,3D打印可设计性强(不需要模具)、材料利用率和成型精度较高[2],被广泛应用于工业制造、生物医学、建筑设计、航空航天等领域。目前,3D打印技术已被美国、德国、以色列等国列为国家工业发展战略[3]。根据成型工艺及打印耗材的不同,3D打印可分为立体光固化(SLA)、熔融沉积(FDM)、激光选区烧结(SLS)、激光选区熔化(SLM)、分层实体制造(LOM)、三维打印与胶粘(3DP)[4]等。其中,FDM、SLA、SLS应用较多,但FDM成型精度较差,SLS材料及仪器设备成本高[5]。SLA具有成型速度快、成型精度高、成型过程对环境影响低、液态光敏树脂耗材易于加工[6]等优点。与大部分3D打印件一样,SLA成型件的力学性能较差,限制了其发展应用,通过提高成型件的力学性能,扩展SLA技术及产品的应用与发展具有广阔的前景。

为解决光固化3D打印件力学性能较差的问题,已有学者对此进行研究,目前主要有2个方向:一是在光敏树脂的合成阶段对其进行改性,改善光敏树脂的成型效果;二是在光敏树脂中加入增强纤维制备纤维增强复合材料提高其力学性能。前者如王蕾[7]通过在光敏树脂中加入氧化石墨烯、硅藻土和纤维材料芳纶浆粕等提高3D打印件的力学性能及成型稳定性;韩文娟等[8]通过改变光敏树脂预聚体、稀释剂和引发剂的种类与含量改善打印件的成型效果。……

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