用于3D打印的光固化双马来酰亚胺油墨的出色机械性能和耐热性
摘要：三维（3D）打印中使用的光敏树脂的特点是成型精度高，加工速度快。但是，它们通常具有较差的机械性能和耐热性。在这项研究中，我们报告了一种可光固化的双马来酰亚胺油墨，它具有出色的立体光刻（SLA）3D打印综合性能。首先，合成具有氨基的双马来酰亚胺（BDM）的主链，然后将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到氨基上，从而获得具有不饱和双键的双马来酰亚胺低聚物。将低聚物与反应稀释剂和光引发剂混合，形成可用于SLA 3D打印的可光固化油墨。研究了油墨的粘度和固化行为，并测试了机械性能和耐热性。基于BDM墨水的3D打印样品的抗张强度可以达到72.6 MPa（占商业墨水的166％），玻璃化转变温度可以达到155°C（占商业墨水的205％），储能模量为3625在35°C下为MPa（是商用油墨的327％）。T的最大值BDM油墨打印的3D样本的-5％，T -50％和T max分别达到351.5、449.6和451.9°C。这些光固化BDM油墨可用于生产具有出色机械和热性能的复杂结构部件和模型，例如汽车零件，建筑模型和管道。
关键字： 3D打印；双马来酰亚胺树脂; 力学性能; 热性能
1.简介
在三维（3D）打印中，可以通过计算机控制的逐层材料堆积来制造对象，而无需使用模具[ 1 ]。这种技术的出现已经显著降低了生产周期，相对于传统的制造方法[的一些工业产品成本2，3，4 ]。通常，3D打印在航空航天技术，医学工程，建筑行业，和电子制造业应用等领域[间5，6，7，8，9]。在各种类型的3D打印技术中，立体光刻（SLA）具有许多优点，例如固化时间短，打印精度高和节能。此外，模制材料在硬度，耐化学性，和耐磨损性[方面优异的性能10，11，12 ]。但是，SLA的发展受到一些不可避免的缺点的限制，特别是在机械性能和耐热性方面。
随着3D打印技术的飞速发展，对光固化3D打印产品的质量提出了更高的要求。印刷材料SLA技术，感光性树脂主要包括环氧树脂，丙烯酸树脂和聚酯树脂[ 13，14，15 ]。近年来，研究人员已经通过各种方法，如新颖的树脂，现有制剂的调整，除了无机填料[的发展改进的光敏树脂的综合性能16，17，18，19，20，21]。例如，Guo等。合成的聚酰亚胺油墨可用于印刷产品，其拉伸强度为24.9 MPa，分解温度为432°C [ 22 ]。Borrello等。据报道，聚合物树脂的弹性模量在0.6到31 MPa之间，他们通过简单地改变配方中单体和交联剂原料的比例即可获得这些值[ 23 ]。Asais等。用硫酸钙晶须修饰样品的硬度和抗拉强度（分别为79.3 HD和30.4 MPa）[ 24 ]。然而，机械性能和耐热性的同时改善仍然是挑战。开发新型光敏聚合物以拓宽3D打印物体的应用领域，目前是材料科学领域的一个热门话题。
双马来酰亚胺（BMI）是一种高性能的热固性树脂，具有良好的介电性能，高的玻璃化转变温度，和优异的热稳定性，而且它被广泛应用于航空航天，运输，和机械电子，等领域[间25，26，27，28 ]。目前，BMI的主固化方法是热固化，而其最大的缺点是高的固化温度和长的生产周期，这容易引起残余应力在固化产物中，使之难以获得高度进行树脂[ 29，30 ]。因此，获得更好的固化条件已成为BMI改性研究的重要方面。
从这个角度出发，我们开发了一种用于SLA 3D打印的新型双马来酰亚胺树脂。通过NDM和DDM之间的接枝反应，通过滴加N，N#39;-（4,4#39;-二苯基甲烷）双马来酰亚胺–4,4#39;-二氨基二苯基甲烷-甲基丙烯酸缩水甘油酯（BDM-DDM-GMA）制备树脂含有共聚物抑制剂的GMA。本文提出的BDM-DDM-GMA不仅有效地解决了双马来酰亚胺树脂成型性差的缺点，而且大大拓宽了光固化3D打印树脂的应用范围。
2材料和方法
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