【摘要】：近年來,伴隨著3D打印技術(shù)的迅速發(fā)展,4D打印概念應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)3D打印技術(shù)相比,4D打印較普通的3D打印技術(shù)增加了一個時間維度,并令打印的產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)自組裝,多功能性和自我修復(fù),因此,4D打印的關(guān)鍵是使用能夠智能變形的材料作為打印耗材。另一方面,基于光固化機(jī)理成型的3D打印技術(shù)具有打印精度高,耗時短的特點(diǎn),但目前商用的光敏樹脂大部分為石油基的高分子化合物,價格昂貴,且只能在紫外光區(qū)域固化,不利于規(guī)模推廣。相比于紫外光固化,可見光固化具有低成本,安全性高,固化深度大等特點(diǎn)。因此,開發(fā)成本低廉,能夠在可將光區(qū)域內(nèi)快速固化成型的,且具有形狀記憶功能的4D打印耗材具有重要的研究意義和實(shí)用價值。大豆油是重要且廉價的可再生資源,本文以環(huán)氧大豆油為原料,引入不同的不飽和羧酸。通過簡單的一步反應(yīng),獲得一系列大豆油基液態(tài)樹脂預(yù)聚合物,并引入合適的可見光引發(fā)體系及改性用羧酸酯,獲得了能夠在可見光區(qū)域快速固化,能夠用于4D打印的高分子耗材。并利用數(shù)據(jù)光固化(DLP)3D打印機(jī)打印成型,獲得了具有一定機(jī)械強(qiáng)度和形狀記憶性能的4D打印產(chǎn)品。主要的研究內(nèi)容如下:(1)以環(huán)氧大豆油為油源,丙烯酸為開環(huán)酯化試劑,對苯二酚為阻聚劑,三苯基膦為催化劑,一步法獲得環(huán)氧大豆油丙烯酸酯與丙烯酸的混合預(yù)聚物,并首次引入樟腦醌-對二甲氨基苯甲醛可見光引發(fā)體系,獲得了能在可見光下快速打印成型的環(huán)氧大豆油丙烯酸酯-丙烯酸(ESOA-AA)4D打印耗材。將所得耗材利用數(shù)據(jù)光固化(DLP)3D打印機(jī)打印成型,獲得了具有形狀記憶性能的4D打印產(chǎn)品。該耗材打印產(chǎn)品為黃色透明固體,具有較好的柔韌性,具有熱致感應(yīng)性狀記憶特性。通過改變丙烯酸的用量,我們獲得了拉伸強(qiáng)度在1.2MPa~9.8MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在20℃~75℃范圍內(nèi)變動的一系列樹脂。(2)以環(huán)氧大豆油為油源,甲基丙烯酸為開環(huán)酯化試劑,對苯二酚為阻聚劑,三苯基膦為催化劑,一步法獲得環(huán)氧大豆油甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸的混合預(yù)聚物,引入樟腦醌-對二甲氨基苯甲醛可見光引發(fā)體系,獲得了能在可見光下快速打印成型的環(huán)氧大豆油甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸(ESOMA-MAA)4D打印耗材。將所得耗材利用數(shù)據(jù)光固化(DLP)3D打印機(jī)打印成型,獲得了具有形狀記憶性能的4D打印產(chǎn)品。該耗材打印產(chǎn)品為黃色透明固體,具有熱致感應(yīng)性狀記憶特性。通過改變甲基丙烯酸的用量,我們獲得了拉伸強(qiáng)度在2.9MPa~49.5MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在96℃~196℃之間變動的一系列樹脂。(3)以環(huán)氧大豆油與少量甲基丙烯酸為原料,我們首先合成了低揮發(fā)性的環(huán)氧大豆油甲基丙烯酸酯與甲基丙烯酸的混合預(yù)聚物,并在得到的預(yù)聚物中加入一定量的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA),引入樟腦醌-對二甲氨基苯甲醛可見光引發(fā)體系,獲得環(huán)氧大豆油甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸-三乙二醇二甲基丙烯酸酯(ESOMA-MAA-TEGDMA)三元復(fù)合4D打印材料,將所得耗材利用數(shù)據(jù)光固化(DLP)3D打印機(jī)打印成型,獲得了具有形狀記憶性能的4D打印產(chǎn)品。通過改變TEGDMA的加入量,我們獲得了拉伸強(qiáng)度在2.9MPa~7.4MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在70℃~86℃之間變動的一系列樹脂。
【學(xué)位授予單位】：桂林理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ320.1;TP391.73
【圖文】：

(a)數(shù)據(jù)光固化(DLP)光固化3D技術(shù)原理示意圖和(b)DLP3D打印機(jī)實(shí)物圖

來自WebofScience的關(guān)于形狀記憶聚合物的4D打印或3D打印主題的出版統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[46]

通過不同的印刷技術(shù)對單向SMP進(jìn)行4D印刷：(a)PμSL打印具有高分辨率的聚合物埃菲爾鐵塔模型(左)和具有可調(diào)尺寸參數(shù)的PμSL印刷支架(右)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2757521