浅析光敏树脂基础知识（图）

Post by 橡皮泥 on 2018-03-16

图：光敏树脂3D打印个性化象棋（图源）

光固化3D打印技术由于具有制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的尺寸成型等特点，使之得到最为广泛的应用。那么今天小编就带大家来了解下光固化3D打印技术使用的材料——光敏树脂。

在我们介绍3D打印光敏树脂之前，小编先带大家了解下树脂材料。

树脂是塑料制品中的主要原料，常温下是固态、半固态甚至是液态的有机聚合物，一般不溶于水，能溶于有机物。按树脂的来源可分为天然树脂和合成树脂；按加工行为可分为热塑性树脂，热固性树脂；按合成反应类型，树脂可分为加聚物和缩聚物。

图：3D打印透明树脂材料（来源）

树脂可以分为天然树脂与合成树脂两大类：

▲天然树脂

天然树脂主要来源于植物渗（泌）出物的无定形半固体或固体有机物。特点是受热时变软，可熔化，在应力作用下有流动倾向，一般不溶于水，而能溶于醇、醚、酮及其他有机溶剂。这类物质种类繁多，来源于植物者，主要有松香、大漆、琥珀和玛树脂等；来源于动物者，主要有虫胶，它是紫胶虫的分泌物。天然树脂主要用作涂料（见天然树脂涂料），也可用于造纸、绝缘材料、胶粘剂、医药、香料等的生产过程；有些可作装饰工艺品的原料(如琥珀)；还有的如加拿大胶，其折光指数与普通玻璃相似，故作为显微镜等光学器材的透明胶粘剂。由于合成树脂的发展，天然树脂的应用日趋减少。

▲合成树脂
天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，有琥珀、松香、虫胶等，合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。常见的有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）和丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）五大合成树脂，此外还有酚醛树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、氨酯树脂、聚醚砜树脂、全氟碳化物树脂等。

1.酚醛树脂

酚醛树脂是酚与醛在催化剂存在下缩合生成的产品。具有干燥快、漆膜光亮、耐水、耐化学腐蚀等特点，但耐候性差，易变黄不宜用于浅色涂料。

2.丙烯酸树脂

分自干型丙烯酸树脂（热塑型）和交联固化型丙烯酸树脂（热固型），自干型丙烯酸具有表干迅速、易于施工、保护和装饰作用明显，交联固化丙烯酸具有机械性能优良，可以制成高耐候性、高丰满度、高弹性、高硬度的涂料。

图：用光敏树脂打印的蝴蝶（图源）

3.环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，环氧树脂制成的环氧漆对水泥、金属等无机材料的附着力很强，耐腐蚀、机械性能优异，但是耐候性不好，低温固化较慢，一般用于底漆或内用漆；

4.氨基树脂
有甲醚化三聚氰氨甲醛树脂、丁醚化三聚氰氨甲醛树脂、丁醚化脲醛树脂等树脂，氨基树脂作交联剂的漆膜坚硬丰满，牢固耐久，具有很好的装饰作用及保护作用，但是生产能耗高，设备成本高，不适合小型工厂生产。

5.聚醚砜树脂
聚醚砜是由4,4'-双磺酰氯二苯醚在无水氯化铁催化下，与二苯醚缩合制得非晶态聚合物，具有耐药、耐热、耐冲击以及良好的介电性能，耐紫外线性能较差。

6.氟碳树脂

氟碳树脂家族常见的有四氟乙烯树脂（PTFE）、聚偏二氟乙烯树脂（PVDF）、聚三氟氯乙烯（FEVE）、聚氟乙烯树脂（PVF）四种，与其他塑料相比氟碳树脂具有较好的耐热性、耐化学品性、耐寒性、低温柔韧性、耐候性和电性能，广泛应用烹调用具，造型模具，机械滑动部分、食品、纺织、造纸等工业用机械的高级卷材涂料、输送管线、反应釜、换热器及精密器械等的涂装及衬里方面。

图：柔性光敏树脂材料3D打印的鞋底（图源）

那么究竟什么是光敏树脂呢？

光敏树脂即Ultraviolet Rays（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（250０～300ｎｍ）照射下能立刻引起聚合反应完成固化。光敏树脂一般为液态，可用于制作高强度、耐高温、防水材料。

通常我们所提到的3D打印光敏树脂大多为环氧树脂。

目前，研究光敏材料3D打印技术的主要有美国3D Systems公司和以色列Object公司。常见的光敏树脂有SimpNeed UV Plus材料、SimpNeed UV-Pure树脂、Somos19120材料和环氧树脂。

SimpNeed UV Plus材料为白色材质，类PC新材料，韧性非常好，基本可达到Selective Laser Sintering（SLS，选择性激光烧结）制作的尼龙材料性能，而精度和表面质量更佳。Somos NEXT材料制作的部件拥有迄今最优的刚性和韧性，同时保持了光固化立体造型材料做工精致、尺寸精确和外观漂亮的优点，主要应用于汽车、家电、电子消费品等领域。

SimpNeed UV-Pure材料看上去更像是真实透明的塑料，具有优秀的防水和尺寸稳定性，能提供包括ABS和PBT在内的多种类似工程塑料的特性，这些特性使它很适合用在汽车、医疗以及电子类产品领域。