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第42卷，第3期 2014年3月
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2014.03.012
工程塑料应用
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
Vot.42.No.3 Mar.2014
光固化模塑成型制品收缩形变演化规律的研究
宋乐，李月林，谢鹏程，丁玉梅，杨卫民（北京化工大学机电工程学院，北京100029）
摘要：研发了一套实时动态分析光围化树脂收缩形变演化的测试装置，研究了三种材料在不同光照时间以及光照强度下的收缩形变演化规律。结果表明，光照时间主要决定围化完成程度，而对总收缩率无显著影响。随着光照强度的提高，制品的总收缩量、最大收缩速度均随之提高；到达最大收缩速率的时间随之缩短，而后期收缩则随之降低。以此为基础，探讨分析了光固化模塑成型的精度控制方法。
关键词：光固化树脂；收缩率；模塑成型
中图分类号：TQ323.8
文献标识码：A
文章编号：1001-3539(2014)03-0048-05
StudyonEvolutionRegularPatternofShrinkageinLight-CuringMolding
Song Le, Li Yuelin, Xie Pengcheng, Ding Yumei, Yang Weimin
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing100029, China)
Abstract: A device was developed to simulate molding condition and to monitor material shrinkage during UV-curingmolding, coordinating with buoyancy method. The shrinkage evolution of three materials in different illumination time and light intensity was researched. The results show that illumination time has main effects on degree of curing completion, but has no effect on final shrinkage. Increasing light intensity can increase final shrinkage and max shrinkage rate, it reduces time cost to max shrinkage rate, it also decreases post shrinkage. Based on the research, the way to control accuracy of UV-curing molding products was described.
Keywords: UV-curing resin ; shrinkage ; molding
光固化模塑成型是高效生产精密微细制品的新技术[1-2]。其基本原理是将光固化与注射成型相结合，通过将紫外光固化材料注塑进带有透明模板的模具型腔内，实施光照并保持注塑压力直至制品固化成型后，再取出制品。相比于传统聚合物注射成型，由于小分子结构的光固化树脂具有极好的流动性，成型制品的流长比可达到100以上，更适合加 T具有复杂结构的微纳制品。光固化注塑设备相比传统微型注塑设备，不存在小尺寸螺杆加工难度大、使用寿命有限和塑化时间长等缺点[34]，可以方便实现微型化及精密化。同时，光固化模塑成型过程无需加热和冷却，活性稀释剂直接参与固化反应，不会排放有毒溶剂，具有节能、环保、生产效率高等突出优点3。但是，光固化过程是小分子单体向长链大分子聚合体转变的过程，其分子结构发生了很大变化，会产生明显的收缩形变，会对光固化模塑制品精度、内应力等造成影响[7-8]。成型过程中光照条件一方面作为固化反应的主要驱动因素[9，另一方面光照场在材料内部呈非均勾分布，将会导致制品的收缩变形以及力学性能在时空上呈现非均匀勾、非稳
态、强耦合的特点。因此，揭示光固化模塑成型制品收缩形变演化规律，并发展材料固化变形的调控机制具有十分重要的意义。笔者拟通过实验研究，掌握光固化树脂在成型条件下随光照条件的收缩形变演化规律，为进一步了解树脂成型性能，制定合适成型工艺，实现高精度、高效率光固化模塑成型加工提供指导。
对于光固化树脂的收缩规律的研究主要集中于牙科修补用光固化材料，其测试方法多集中于非接触测量方法，如Acuvol法o]、激光测量法]，密度法[12]等，其优点是测试条件接近牙齿表面真实状态并且结果准确。但是，这些测量方法均处于一个开放环境中，材料收缩的限制因素以及传热条件与高压封闭条件下的模塑成型完全不同，同时开放条件下影响材料收缩的一个重要因素是氧阻聚效应[13]，因此开放条件下的非接触测量方法并不适用于研究模塑成型条件下光固化收缩形变演化规律。
联系人：谢鹏程，副教投，主要从事聚合物成型加工原理及设备研究工作
收稿日期：2014-01-02