光致可逆交联树脂的增材制造技术及性能调控

Additive manufacturing(AM) is expected to revolutionize the manufacturing of components. While several resins are available, printing using photosensitive resins is particularly widespread because of the simplicity and potential applicability of the method. However, the properties of products fabricated by photosensitive resins are inherently poor because of the difficult-to-recycle thermosetting resins used. Although the optimization of processing parameters, such as the photoinitiator and fillers, has been investigated for improving the mechanical properties and accuracy of photosensitive resins, the recyclability have become increasingly important for the introduction of materials and products. A new photoreversible crosslinking resin base on ethylene vinyl alcohol(EVOH) and coumarin is prepared via grafting reaction. This research discusses the relations between product design and recyclability of discarded products as well as the choosing of thefiller modification. Meanwhile this dissertation does some deeper research work including performance regulation, assessment of product recyclability and so on.

增材制造技术（AM）是制造业向智能化迈进的革命性技术，其核心技术瓶颈是各类AM材料性能还不能满足设计和使用要求。本项目针对AM光敏树脂存在的难以循环再利用、成型精度差以及树脂使用性差等共性问题，从树脂入手，以具有光可逆交联特性的香豆素基团功能化改性柔性树脂，设计并合成具有光可逆交联特性的AM树脂，实现AM树脂的可逆光致交联功能化。然后通过无机填料改性等方法，改善树脂的成型收缩率、光致交联性能和机械性能等使用性能，以增强树脂的适用性。研究中将重点研究合成设计和填料复合改性对于局部化学控制原理的影响机制，揭示高分子合成设计与聚合物树脂中香豆素基团实现光可逆交联功能化之间的规律。同时，在阐明无机填料表面改性机理基础上，明确树脂合成设计-填料复合改性-综合性能调控三者间的内在联系，平衡树脂光可逆交联特性与使用性能间的矛盾，并探索树脂循环再利用机制。

增材制造技术（AM）是制造业向智能化迈进的革命性技术，其核心技术瓶颈是AM材料性能还不能满足设计和使用要求。本项目针对AM光敏树脂存在的难以循环再利用、成型精度差以及树脂使用性差等共性问题，以具有光可逆交联特性的香豆素基团功能化改性聚乙烯醇树脂，设计并合成具有光可逆交联特性的AM树脂，并实现了树脂的可逆光致交联功能化。然后通过纳米二氧化硅填充改性的方法，改善了树脂的成型收缩率、光致交联性能和机械性能等使用性能，以增强树脂的适用性。具体而言，以聚乙烯醇（PVA）和香豆素（HMC）为原料，通过接枝反应制备了一种新型的光可逆交联树脂，并添加纳米二氧化硅进行复合。其关键思想是通过精心调整光交联时间和温度来制备香豆素基光可逆交联树脂，使树脂能够通过喷嘴挤出，然后在紫外光固化过程中保持适当的形状。AM树脂的光可逆交联不需要单体、光引发剂和扩链剂。在120℃下，354nm（交联）或254nm紫外光（裂解）10min的合理辐照时间是PVA-g-HMC光可逆交联的关键。研究中重点研究了合成设计和填料复合改性对于局部化学控制原理的影响机制，揭示了高分子合成设计与聚合物树脂中香豆素基团实现光可逆交联功能化之间的规律。同时，在阐明无机填料表面改性机理基础上，明确了树脂填料复合改性-综合性能调控三者间的内在联系，平衡树脂光可逆交联特性与使用性能间的矛盾，并探索树脂循环再利用机制。研究结果显示，所研制的光可逆交联树脂可以重复使用。当少量（<0.3wt%）纳米二氧化硅的引入不会对树脂光可逆交联反应产生较大影响，而印刷树脂成型收缩率、拉伸性能和浸润性性能得到改善。