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光固化3D打印改性碳纤维/光敏树脂复合材料的制备与性能调控

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光固化3D打印技术因成型速度快、器件精度高、表面质量好,已成为3D打印快速制备高精尖器件的首选方法,但现有3D打印光敏树脂仍存在器件力学强度低、韧性差等问题.碳纤维因导电、导热、高比强度、高比模量等特性,已被广泛应用于各种结构或功能复合材料.为此,先采用化学氧化、硅烷偶联剂(KH580)改性等手段对短切碳纤维进行表面改性得到KH580改性碳纤维(MCF);再将MCF与3D打印光敏树脂(PR)复合得到改性碳纤维/光敏树脂(MCF/PR)复合材料,并对其光固化动力学和3D打印器件的力学性能进行了详细研究.结果表明:当MCF表面的KH580接枝量为0.5wt％、MCF添加量为0.15wt％时,虽然MCF与PR复合后使光敏树脂的黏度有所增大,但对光敏树脂的固化深度与临界曝光量影响较小,仍能满足光固化3D打印要求;利用立体光刻技术(Stereolithography,SLA)光固化3D打印工艺能很好地制造出各种MCF/PR器件,器件的拉伸强度可达70 MPa,与纯PR相比增加了约100％,冲击强度为1.91 kJ/m2,较PR提高了约60％,且3D打印器件在350℃下具有良好的热稳定性.
Preparation and property regulation of modified carbon fiber/photosensitive resin composite for UV-curing 3D printing

王世崇、陈彦羽、侯阳、邓浩宇、刘晓暄、向洪平、彭忠泉、容敏智、章明秋

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广东工业大学 材料与能源学院,广东省功能软凝聚态物质重点实验室,广州 510006

金发科技股份有限公司,广州 510700

中山大学 化学学院,广东省高性能树脂基复合材料重点实验室,聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室,广州 510275

光固化3D打印 改性碳纤维 光敏树脂复合材料 光固化动力学 增强增韧

5187304321604014

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20211109.001

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(10)
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