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3D打印产业中导电性与力学性能方面的革新

更新时间: 2024-12-27 17:03:55  查看次数: 38    
NAM加入后,体系的电导率会下降,而且随着NAM成分增多,电导率逐渐降低。这是因为在体系中,主要靠PDES里氯化胆碱的阴阳离子移动来传递电荷实现导电。PDES在固化前是液体,体系很混乱,离子迁移速度快,阴阳离子自由移动不受太多限制,所以电导率很高。可是固化后,体系从液相变成固相,体系变得不那么混乱了,分子和离子运动受到阻碍,迁移速度变慢,受到的限制增多,阴阳离子就难以传递电荷了,电导率就下降了。另外,非导电物质NAM的加入也让阴阳离子的运动和传递变得更困难,电导率进一步下降。随着NAM成分增加,电导率就越来越低。很多其他丙烯酸酯单体很难溶解在PDES体系里,或者会发生部分析出的情况。但NAM含有丰富的极性基团羟基和氨基,能与PDES形成氢键,所以两者相容性很好,能很好地溶解在PDES里。
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SEM对PDES的微观形貌进行分析,发现测试样品没有出现微米级的团聚现象,样条断裂面很光滑,说明NAM没有析出现象。这表明NAM和PDES能形成稳定的混合体系,制备出结构稳定的光固化产品,有潜力应用于3D打印精细结构模型。我们以PDES为基体树脂,NAM作为添加成分,利用它们能相互溶解的特点,在适当牺牲导电性的前提下增强PDES的力学性能。为此考察了光引发剂的种类和用量,以及样品的力学性能、热力学性能、电导率、固化收缩率、凝胶率等。通过优化树脂配方,用3D打印出了一些结构复杂精美的模型,比如导电线路和导电接口。
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real time - FTIR对自由基光固化转化动力学进行表征,确定选用TPO作为3D打印配方的光引发剂,合适的用量是0.3 wt.%,打印样品不会出现溢边现象。测试结果显示,交联剂用量增加,样品的邵氏硬度和凝胶率会逐渐增加,电导率和收缩率会逐渐下降。用TMPTA作为交联剂,硬度和凝胶率比PEGDA - 200高,但电导率和收缩率比PEGDA - 200低。粘度测试结果表明所有配方的粘度都在110 mPa·s以内,符合3D打印树脂的粘度要求。通过TGA、DMA、拉伸以及硬度测试可知,NAM对PDES的耐热性、E'、Tg以及力学性能等都有显著提高。