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2025
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行业新知丨高陶瓷产率SiCN前驱体的构筑与性能研究用于3D打印制造
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研究内容
本研究通过一种不依赖填料的新方法获得了79.92%的陶瓷产率。利用自吸收均质搅拌器将IEM化学接枝到PSZ侧链上,合成了一种新的SiCN陶瓷前驱体。该方法利用异氰酸酯基团的反应性和丙烯酸酯基团的光固化特性,赋予PSZ光固化能力,从而实现了SiCN陶瓷样品的经济高效的3D打印。改性PSZ热解后的陶瓷产率为79.92% ,线性收缩率为23.31%,超过了之前的方法。这一进展凸显了化学改性在提高陶瓷产率和扩大PSZ在3D打印中的应用范围方面的有效性。
以下是文章的研究方法及数据:

图1.i -PSZ增材制造流程图

图2. (a) IEM、PSZ、i-PSZ的1 H NMR谱; (b) IEM、PSZ、i-PSZ的13 C NMR谱; (c) IEM、PSZ、i-PSZ 和固化树脂的 FT-IR 光谱; (d) PSZ、i-PSZ 的 GPC 谱


图4. 添加不同质量的IEM后i-PSZ在氮气气氛下紫外固化后的TG曲线







结论
(1)以IEM为改性剂,阐明了PSZ与IEM的反应原理,将PSZ中的NH和Si-H加成到IEM中的异氰酸酯基团上,并引入感光性丙烯酸酯基团,成功制备出高感光性的i-PSZ。
(2)随着IEM用量的增加,预固化感光树脂的固化收缩率由13.9%降低至12.4%;当IEM添加量为10 wt%时,陶瓷在1000 ℃热解2 h后的陶瓷产率为79.92%,线性收缩率为23.31%,弯曲强度为30.7 MPa。
(3)实现了SiCN陶瓷的光固化3D打印制备,热解制备的复合SiCN陶瓷致密、形状保持度高,有利于制作小型、精密的原型。
综上所述,本工作表明,通过相对简单的方法成功合成了一种新型高光敏性聚硅氮烷(i-PSZ),这对于提高3D打印的效率具有极其关键的作用。对打印热解样品进行了系统的表征,其性能已达到现阶段的基础研究水平。
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