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摘 要

3D打印对材料的各项性能要求都比较高，主要在于基本性能要有利于快速成型。现在3D打印主要是在金属材料、醇类和二氧化硅无机物等方面用得比较多。

紫外光固化技术是一种新型保护环境的概念，因此对紫外光固化技术的研究越来越多。近年来，紫外光固化技术一个研究点就是用于醇等有机物的固化。

阳离子聚合体系不仅热稳定性高，而且固化速度更快，对环境造成的污染也比较低，所以在光固化环氧体系中用得最多。在阳离子聚合体系中，聚合反应发生时，反应物不会受到大气中O₂的阻聚作用，在没有光照的环境中中也能完全固化等优良特性，还保留了原环氧树脂的性能，因而在光固化涂料中得到广泛应用^[1]。

纳米二氧化钛作为光催化剂不仅具有耐光腐蚀、物理化学性质稳定、没有毒性等特点，而且纳米二氧化钛的氧化能力十分强。因此研究纳米二氧化钛的作为阳离子引发剂对固化体系的研究十分重要。二氧化钛在紫外光的照射下，能够把光能转为化学能，通过光催化化学反应把大分子有机污染物降解成H₂O、CO₂和无毒的小分子无机酸等^[2]。跟传统使用化学试剂等其他治理环境污染的方法相比，纳米二氧化钛光催化发生反应是可以直接利用太阳光的能量，同时又不会对环境造成二次污染，纳米二氧化钛光催化剂在保护环境方面有其他材料所不能比的优秀性能和表现，因此纳米二氧化钛作为光催化剂十分有前景。

本文主要研究了纳米二氧化钛作为阳离子光引发剂在紫外光的照射下引发醇的固化速率，并探讨了不同粒径的纳米二氧化钛、有无电子捕捉剂、不同的醇和不同量的醇对光固化体系转化率的影响，酸碱度测试计测试pH值进行表征。

关键词：3D打印；紫外光固化；光引发剂；阳离子聚合；纳米二氧化钛

ABSTRACT

3D printing of the material on the performance requirements are relatively high, mainly in the basic performance is conducive to rapid prototyping. Now 3D printing is mainly used in metal materials, alcohols and inorganic materials such as silica used more.

UV curing technology is a new concept of environmental protection, so the UV curing technology research more and more. In recent years, UV curing technology is a research point for alcohol and other organic matter curing.

Cationic polymerization system is not only high thermal stability, and faster curing, pollution caused by the environment is relatively low, so in the light-cured epoxy system used most. In the cationic polymerization system, the polymerization reaction occurs, the reactants are not affected by the atmospheric O₂ blocking effect, in the absence of light environment can also be fully cured and other excellent properties, but also retains the performance of the original epoxy resin, and thus In the light-cured coatings are widely used.

Nano-titanium dioxide as a photocatalyst not only has a light-resistant corrosion, physical and chemical properties of stability, no toxicity and other characteristics, and nano-titanium dioxide oxidation capacity is very strong. Therefore, the study of nano-titanium dioxide as a cationic initiator on the curing system is very important. Titanium dioxide in the ultraviolet light irradiation, can light energy into chemical energy, through the photocatalytic chemical reaction of macromolecular organic pollutants degradation into H₂O, CO₂ and non-toxic small molecules such as inorganic acids. With the traditional use of chemical reagents and other environmental pollution control methods compared to nano-titanium dioxide photocatalytic reaction can directly use the energy of sunlight, while not causing secondary pollution to the environment, nano-titanium dioxide photocatalyst in the protection of the environment Other materials can not be compared to the excellent performance and

performance, so nano-titanium dioxide as a photocatalyst is very promising.

In this paper, the curing rate of nano-titania as a cationic photoinitiator in the irradiation of ultraviolet light was studied. The effects of nano-titania on nano-titania, electron scavenger, different alcohols and different amounts of alcohol The conversion rate was measured by the pH test of the pH value being characterized.

KEYWORDS: 3D printing; UV curing; photoinitiator; cationic polymerization; nano-titanium dioxide.

目 录

摘 要 I

ABSTRACT i

第一章 文献综述 1

1.1 3D打印 1

1.1.1 3D打印技术 1

1.1.2 3D打印的设备和材料 1

1.1.3 3D打印应用在紫外光固化（UV）树脂的合成 2

1.2 紫外光固化的分类 2

1.2.1 自由基聚合 3

1.2.2 阳离子聚合 4

1.3 二氧化钛 5

1.3.1 纳米二氧化钛的物化性质 5

1.3.2 二氧化钛光催化机理 6

1.4 国内外研究现状 8

第二章 实验 9

2.1 实验仪器和试剂 9

2.1.1 实验原料 9

2.1.2 实验仪器 9

2.2 实验方法及原理 10

2.3 可行性分析 12

2.4 实验结果 13

2.4.1 醇对阳离子固化的影响 13

2.4.2 不同的粒径的二氧化钛作引发剂 14

2.4.3 不同的醇对阳离子固化的影响 15

2.4.4 不同醇的量对阳离子固化的影响 16

2.4.5 有无电子捕捉剂对阳离子固化的影响 18

第三章 结论 20

参考文献 21

致 谢 24

第一章 文献综述

1.1 3D打印

1.1.1 3D打印技术

3D打印技术，顾名思义就是三维立体打印技术，或者被称为增材增量制造技术。美国材料协会针对3D打印技术的定义进行了明确的界定，3D打印技术和当前的传统加工方式有极大的差别。3D打印技术包括了材料加工的前期快速成型和生产过程中的快速制造相关的打印工艺、技术、设备的使用等。3D打印是集中CAD建模、计算机、光学、自动化和材料等多个学科于一体的技术，具有三维立体打印自动化、材料分层、原材料易获得和出模迅速等多个方面的制造优点^[3-4]。

1.1.2 3D打印的设备和材料

3D打印对于材料的各项物理化学性质要求较高，主要在于材料的基本性能要满足在短时间内成型。一般情况下，要求在塑料中准确地加工原型零件，还要满足一定强度、刚度和热稳定性要求。在某种程度上，三维立体打印未来发展的方向取决于所需的材料。

光敏树脂是一种在光固化成型技术(Stereolithography Apparatus，SLA)中经常使用的液态树脂材料，能够在光照射下快速固化。原理是光引发剂吸收特定波长的紫外光(250~300nm)的能量后，形成激发态分子，并把激发态分子迅速分解为活性基团或者自由基。传统光敏树脂固化时体积收缩较大，能使产品发生很大的翘曲变形，并且在固化时侯可能存在表面氧的干扰作用，在3D打印技术生产过程中，这种因素会产品的精度受到很大的影响^[5]。

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