3D打印技术又称增材制造技术,是由计算机控制打印机进行逐层打印的过程。3D打印技术多集中于金属和高分子材料,而近年来陶瓷材料的3D打印技术,特别是光固化3D打印陶瓷技术逐渐成为研究热点。针对传统“陶瓷粉+光敏树脂”体系打印存在的易沉降、固含量低、精度差等不足,本课题使用“纯陶瓷先驱体”树脂体系来避免陶瓷颗粒的使用。本文针对巯基-乙烯基硅氧烷/丙烯酸酯树脂体系,进行了聚硅氧烷/丙烯酸酯树脂体系各组分的选择和优化、陶瓷先驱体树脂3D打印工艺优化成型和打印样品后固化及高温裂解性能研究,主要内容概述如下:(1)首先对聚硅氧烷/丙烯酸酯体系的树脂配方进行了优化研究。针对光固化成型技术对树脂体系固化速度快、固化收缩低、力学性能优和陶瓷产率高的要求,优化了光引发剂种类及用量,研究了不同低聚物种类、不同光敏树脂含量对固化产物性能的影响,获得了符合打印要求的树脂配方。研究发现,光引发剂选择为819且用量为2.0wt%时,其波段匹配性、固化速度、固化交联程度等较好;乙烯基化合物选择为P171低聚物时,树脂的固化速度最快(表干时间仅为6s)、固化收缩率较低(6.82%)、力学性能最优(拉伸强度1.06MPa)、陶瓷产率最高(38.11wt%);光敏树脂双-季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)含量为30wt%至50wt%时,树脂配方的性能均满足打印要求,随着DPHA含量升高,先驱体树脂整体的固化速度加快、固化收缩变大、形状保持率减少且陶瓷产率降低,三种树脂配方后续都进行了成型实验。(2)其次对聚硅氧烷/丙烯酸酯树脂体系光固化3D打印中的光强、曝光时间、固化深度和临界曝光量等工艺参数进行了研究,并使用优化后的工艺参数实现了先驱体配方的3D打印成型。针对3D打印对树脂体系精度高、稳定性好的要求,优化了树脂配方中的光敏助剂,研究了三种树脂配方的最优打印工艺参数、固化深度和临界曝光强度,研究了先驱体树脂的固化行为,使用优化后的参数成功打印出3D模型。研究发现,200ppm的苏丹红作为光吸收剂、2.0wt%的Tinuvin123作为阻聚剂可分别解决打印过程中存在的成型精度差、树脂稳定性差的问题;DPHA含量30wt%、40wt%和50wt%的混合树脂在光强为250时,单层最佳固化时间分别为3s、6s和5s,其临界曝光量分别为24.91mJ/cm~2、41.28 mJ/cm~2和37.89mJ/cm~2;先驱体树脂的光固化机理主要为巯基-双键自由基聚合反应。使用优化的工艺参数实现了陶瓷先驱体树脂的3D打印成型,效果良好。(3)最后开展了打印产物后固化及高温裂解性能研究。针对陶瓷坯体高温处理过程中体积收缩大、陶瓷产率低的不足,优化了打印样品的后固化方式,研究了不同热处理温度、不同升温速率对样品宏观形貌、形状保持率、微观形貌、陶瓷产率的影响,得到了最优的后固化及裂解工艺参数,获得了性能较好的裂解样品。研究发现,热固化比光固化更有利于保持产物形貌,较优的后固化方式为200℃热固化1h;经1000℃处理后,打印产物的产率最终为30.05wt%、形状保持率为62.76%、压缩强度为1.86MPa;最佳热处理升温速率为1℃/min,得到产物的宏观形貌、力学性能、形状保持率等均相对更优。使用优化后的工艺参数对三种DPHA含量的3D打印样品进行高温裂解处理,结果发现随DPHA含量升高,样品的陶瓷产率和形状保持率逐渐下降,微观形貌中也出现了更多裂纹和孔洞;综合来看,整体表现最优的组分为DPHA含量40wt%的巯基-乙烯基硅氧烷树脂。