光固化技术现在已经被广泛的用于

涂料

、

油墨

、

粘合剂

以及

牙科材料

等多种应用中。由于它固化速度快，VOC很低或完全没有，以及资本投入相对较小，因此在3D打印技术中越来越受到广泛的使用。常用的光固化3D打印技术有

SLA

，

DLP

和

CLIP

等。 

　　但由于光固化3D打印的特点，也就是它的光强相对较弱，而且打印过程是一层一层进行的，但物件整体厚度一般较大，因此通常都要进行一次后固化的过程来对它的性能进行强化和稳定。 

　　后固化的过程实际上就是对其中残留的

未反应双键进一步反应

，从而减少物件在使用过程中的后反应。 

　　但是，由于3D打印部件的形状各异，所使用的颜料不同，稳定性要求以及树脂配方上的差异，使得我们很难采用一个通用的一刀切的后固化过程。 

　　之前的研究表明，对不同的3D打印树脂需要不同的时间和温度来达到完全固化，从而表现出良好的化学性能。而且以前的很多研究文献都集中在后固化工艺中不同加工参数对3D打印材料机械性能的影响。

　　丙烯酸酯和硫醇-烯是光敏化学的两个典型反应体系

。后者通过逐步增长聚合(图1)进行，与通过链生长机制聚合的传统丙烯酸酯体系(图2)相比，后者

没有氧阻聚作用，凝胶时间延迟，得到的聚合物网络更均匀，收缩应力更低

。这些独特的特性使硫醇-烯成为DLP打印的理想化学物质之一。

图1 硫醇-烯光聚合的逐步增长反应机理

图2 丙烯酸酯体系光聚合的链生长反应机理

　　该工作对三个不同的UV固化配方进行了详细的研究。配方A和B是基于硫醇-烯体系的，配方C则是传统的丙烯酸酯体系。 

　　配方A中含有高分子量的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，而配方B中的烯烃双键来源于其中含有的低分子量芳香族杂环结构。因此，在B配方中含有更多的官能团，这使得他比配方A具有

更高的反应活性

。

　　在所有配方中，都

没有使用受阻胺(HALS)光稳定剂

，但含有作为强UV吸收剂的炭黑，以确保达到良好的z-轴分辨率。 

　　实验采用了一台Origin One DLP 3D打印机来打印一系列的IV型哑铃状形拉力条。样品尺寸依照ASTM D638标准进行。每个打印层的厚度为75微米。打印机树脂物料池的底部是透明聚四氟乙烯(PTFE)膜，使完成的打印层可以很容易地从物料池中脱离。使用的光源波长为385纳米，强度5mW/m²，UV辐照的面积是144毫米×81毫米。 

　　3D打印过程如下：首先，使用计算机辅助设计(CAD)程序对样品的几何结构进行建模。接下来，将该模型转换为切片图像，即一系列薄层，来共同构成整个样本。 

　　向下移动电机驱动的打印平台，直到PTFE膜和平台之间的间隙等于预期的单层厚度75µm。然后，该层的图像通过物料池底部投射到打印平台上，使用紫外线照射特定时间段(第一层25秒曝光，第二层到第六层10秒曝光，对接下来所有其他的层都进行3秒曝光)。最后，关闭紫外光源，平台向上移动，使光聚合树脂可以流回投影区域。重复上述步骤，直到样品完全打印。 

　　打印完成后，将样品置于异丙醇(IPA)溶剂池中超声波处理三分钟，以清除未固化的树脂，然后在25°C的烘箱中进行干燥(图3)。之后将所有样品用铝箔包裹，并保存于暗处，以防止在测试前发生任何额外的光致聚合。

图3 DLP 3D打印机的示意图

　　打印好的测试部件用下面其中一种方式进行后固化：无后固化、仅UV、仅加热，UV+热，以及电子束：

通过将样品置于150°C的烘箱中1小时进行热后固化。

使用宽紫外光谱的ELC-4001 UV泛光系统进行UV后固化。对样品的每一侧进行4分30秒的UV固化，即总固化时间....