近年来3Ｄ打印技术风起云涌，光敏树脂也逐渐走向大众市场，与此同时，对其性能要求也逐渐提高，如要求低黏度、固化后力学性能好等。国外已有不少收缩率小、力学性能好的光敏树脂投入生产，如DSM公司生产的Somos 14120可替代传统的工程塑料ABS，而国内较少具有生产类似产品的企业，以至于DSM等公司长期以高价格（如Somos 14120售价高达2000元/kg）垄断着我国的光敏树脂市场，因此，设计研发出高性能的光敏树脂很有必要。

下图为采用SLA型405nm激光3D打印机成形的三维样品，其中图（a）的原料为自主研制的光敏树脂，主要由环氧树脂和丙烯酸树脂组成，引发体系为混合引发体系，成本约为500元/kg。图（b）的原料为美国进口光敏树脂（国内售价约为1700元/L），对比可知，国内厂家自主研制的光敏树脂具备替代进口树脂使用的潜力，该树脂黏度低，成形精度较高，力学性能良好。

以下为厂家在研发实践的基础上总结了一些3D打印光敏树脂配方设计的基本准则。

   首先，自由基固化体系和阳离子固化体系各具特点，可根据使用要求来合理搭配选择。如成形精度要求较低时，可采用环氧丙烯酸树脂自由基固化体系；成形精度要求较高时需采用环氧树脂为主和丙烯酸树脂为辅的混合固化体系，甚至在该混合体系中添加一些不影响使用性能的填料或者膨胀性的单体来降低或者消除固化收缩率，同时，还需要合理调节自由基固化与阳离子固化的比例，减小混合固化体系的固化收缩率，提高固化速率。

   其次，依据光敏树脂采用的固化光的波长，选择合适的光引发剂。最理想的情况是该光引发剂的最大吸收峰波长为固化光源的主要波长，最大效率地利用光源使光敏树脂固化，如果没有合适的光引发剂，也可使用一些光敏剂和增感剂与相应的光引发剂配伍，使光敏树脂固化成形。自由基光引发剂分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂两种。夺氢型自由基光引发剂有二苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮及其衍生物等。

   下表为常见的自由基光引发剂的种类与特点。从表可知，一些自由基光引发剂为有色试剂，如安息香双甲醚、异丙基硫杂蔥酮，不能用于无色透明的光敏树脂，但可用于一些有色光敏树脂体系，要根据使用要求进行选择。阳离子光引发剂中以二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐的应用最为广泛；另外，碘鎓盐和硫鎓盐吸收光能后，可同时产生超强酸和自由基，即可同时引发阳离子光聚合和自由基聚合，因此被广泛应用于自由基和阳离子混合型的3D打印光敏树脂。芳香硫鎓盐和碘鎓盐稳定性好，其最大吸收波长在远紫外波段，在近紫外波段的吸收很小，一般需要添加一定量的增感剂或光敏染料进行增感，使其在近紫外波段也能够引发反应。

   再次，根据选定的体系选择合适的基体低聚物。如要求耐候性能好，可选择耐候性好的氢化双酚A环氧树脂为基体树脂；如要求耐热性好，可选择酚醛环氧树脂；也可选择两种或者多种低聚物树脂以提高光敏树脂的综合性能。在3D打印光敏树脂中，最为常用的基体低聚物为环氧丙烯酸酯（EA），其具有一些显著的优点，如光固化速率快，可提高3D打印速率，从而提高生产效率；耐化学腐蚀性好，便于3D打印成形后的制品清洗；固化后硬度高和层间结合好，有助于提高打印制品的力学性能。环氧丙烯酸酯根据其合成原料环氧树脂的结构可分为双酚A型EA、酚醛型EA、氢化EA等，其中最常用的是双酚A型EA。环氧树脂具有优异的力学性能、化学稳定性能、耐高/低温性能，以及收缩率低、成本低廉等优点。脂肪族环氧树脂黏度低，反应活性高，因此，脂肪族环氧树脂的应用最为广泛，如双（（3，4－环氧环己基）甲基）己二酸酯（下图（ａ））、3，4－环氧环已基甲酸酯（图5（ｂ）），具有耐候性出色、固化收缩率低、固化物交联密度大等优点。总之，脂肪族环氧树脂是3D打印阳离子光敏树脂体系中最为重要的基体低聚物之一。

　然后，活性稀释剂的类型和用量要与基体低聚物相匹配、相适应。活性稀释剂的用量较少时，体系的黏度大，不利于3D打印成形；活性稀释剂用量较多时，固化速率慢，成形的制品力学性能差；另外，单官能团活性稀释剂、双官能团活性稀释剂和多官能团活性稀释剂的合理搭配使用也非常重要，在一定程度上影响着固化制品的力学等性能。在自由基型活性稀释剂中，丙烯酸酯类单体的光固化速率最快，不同官能团活性稀释剂如下表所示。阳离子型活性稀释剂主要是具有环氧基的缩水甘油醚类和氧杂环类单体。

   最后，可根据需要加入颜料、助剂等添加剂。如需要固化的制品具有特定的颜色，可添加一定量的颜料和润湿分散剂；体系的储藏稳定性不好，可添加一定量的阻聚剂；体系容易产生气泡，可添加一定量的消泡剂；对于3DSP成形的光敏树脂来说，表面张力是一个很重要的参数，通常可通过流平剂、润湿分散剂和消泡剂等来调节。常用的白色颜料有二氧化钛、氧化锌等。黑色颜料中炭黑成本低，可将其作为光敏树脂中主要的黑色颜料。除了白色和黑色颜料外，还有多种彩色颜料可供选择。另外，体系中一般还需要添加一定量的润湿分散剂，提高颜料在光敏树脂中悬浮稳定性。下图为添加了不同颜料的3D打印手机保护壳。填料可以提高光敏树脂的力学性能和固化产品的尺寸精度，常用填料有CaCO3、BaSO4、SiO2、滑石粉等。要得到一个满足3D打印使用要求的光敏树脂配方，还需要不断地试验和调整，最终才能得到一个最优的配方。