光固化树脂产品在光聚合反应之前是液态的,光聚合固化之后就跟工程塑料差不多。要是把它用在 DLP 型精密铸造(像珠宝首饰制作)的 3D 打印上,那对它固化前后的性能要求可就更严格、更全面了。通常得达到下面这些性能要求:
第一呢,在固化前得是液态流体,稳定性要好。DLP 型光固化树脂产品在可见光的波段不会发生光聚合反应,只有在 UV 波段才会引发聚合。在室温下,树脂不会变质,组成稳定,这样才方便存放。
第二,树脂产品的粘度要合适。DLP 型 3D 打印技术是一层一层固化然后重叠堆积起来的。所以每完成一层固化层后,树脂得能迅速流动,把料槽底部填充好、铺平,这样打印才能顺利进行下去。
第三,固化速度要快,而且凝胶率要高。DLP 型 3D 打印一个完整模型的时间,是每层固化层打印时间加起来的总和。所以单层固化速度越快,打印完整模型花的时间就越短,这能节约时间成本。凝胶率越高,就意味着单层固化的程度高,这样能防止树脂固化后沾在底部或者破损断裂。
第四,成型后的收缩率要低。用来做精密铸造(珠宝首饰)的打印材料,收缩率越低越好,这可直接影响到成型构件的打印精度。要是收缩率太高,打印出来的构件就会卷翘变形,尺寸就不准了。一般要控制在 5%以内。
第五,煅烧灰分率要小。3D 打印技术在珠宝首饰制造里只是个辅助技术,树脂打印成型后,还得经过失蜡这些工艺才能做出贵重金属的首饰。所以树脂固化后经过高温煅烧,剩下的灰分残余率要尽可能低,一般是接近 0 到 0.02%。
第六,树脂固化后在机械性能方面也有要求,像要有比较好的拉伸强度、断裂伸长率、表面硬度、弯曲强度、表面粗糙度等等。
3D 打印成型后,还得经过拆、洗、擦等一系列后处理,所以得有一定的硬度、强度和柔韧性,这样才能保证打印出来的构件不容易变形和断裂。因为单一的光固化树脂一般没办法同时满足粘度低、固化速度快、收缩率小、硬度高、柔韧性好、灰分率小、强度高、断裂伸长率高等这么多性能要求,所以就有了对光固化树脂的改性研究。

光固化树脂的改性通常有两种常用的办法。第一种是直接或者间接对预聚物进行化学改性,这就得设计和合成预聚物分子,难度比较大,不过改性后的预聚物聚合后性能更稳定,而且改性是有针对性的。第二种是把不同种类的助剂和填料混合、分散开,来改善性能上的不足,这种方法操作起来简单又快,但是做出来的产品容易出现分散不均匀、体系分相这些问题,这也会影响打印成型后构件各个部位的性能。这两种方法各有优缺点,得根据实际情况来调整改性的方法。这里简单说说环氧丙烯酸酯的改性研究方法。关于环氧丙烯酸酯树脂的改性研究已经有很多了,利用环氧丙烯酸酯侧链上的羟基和酸酐、酯、醇等发生反应,就能生成有特殊功能的预聚物。