在光固化陶瓷 3D 打印（SLA 陶瓷）中，陶瓷粉体（占比 60-70%）常被视为 “主角”，但光敏树脂体系（占比 30-40%）才是决定浆料能否稳定打印、生坯质量优劣的 “关键配角”。它不仅是粉体的分散载体，还直接影响浆料的黏度、分散稳定性、固化速度，甚至后续脱脂烧结的缺陷率。在我们为 300 多所高校搭建陶瓷 3D 打印实验室的实践中，超过 60% 的浆料失效问题（如沉降、堵喷头、固化不均），根源都在于光敏树脂体系与陶瓷粉体的适配性不足 —— 这也让光敏树脂体系研究成为陶瓷科研的核心课题之一。

一、光敏树脂体系的核心组成及功能定位

光敏树脂体系并非单一成分，而是由 “单体 + 齐聚物 + 光引发剂” 构成的协同体系，各组分功能明确，共同决定浆料性能：

1. 单体：占树脂体系的 40-60%，核心作用是调节黏度与固化收缩。单官能单体（如 HEMA）可降低黏度，双 / 多官能单体（如 TPGDA）能提升固化强度，但多官能单体占比过高会导致黏度飙升（如超过 30% 时黏度可从 4000 mPa・s 升至 8000 mPa・s）。

2. 齐聚物：占树脂体系的 20-40%，决定固化后生坯的力学强度。环氧丙烯酸酯齐聚物（EA）可提升生坯韧性，聚氨酯丙烯酸酯齐聚物（PUA）能降低固化收缩率（从 8-10% 降至 5-6%），但齐聚物分子量过高（＞5000）会导致浆料流动性下降。

3. 光引发剂：占树脂体系的 1-3%，是光固化的 “触发器”。需匹配打印光源波长（355nm 光源选 Irgacure 184，405nm 光源选 TPO-L），浓度过低会导致固化不完全（固化度＜60%），过高则会引发粉体团聚（光引发剂残留易吸附粉体颗粒）。

图1：光敏树脂体系的核心组成

二、光敏树脂体系对陶瓷浆料关键性能的三大核心影响

光敏树脂体系通过与陶瓷粉体的界面作用，从三个维度直接决定浆料的打印适配性，我们通过数百次实验验证了这些影响规律：

1. 影响 1：分散稳定性 —— 决定浆料能否长期储存

树脂与粉体的界面相容性是关键：若树脂极性与陶瓷粉体（如氧化铝、氧化锆）不匹配，粉体易团聚沉降。例如，未改性的环氧树脂与氧化铝粉体混合后，24 小时沉降率可达 15%；而我们通过在树脂中添加 2-3% 硅烷偶联剂（KH570），使树脂极性与粉体匹配，沉降率降至 3% 以下，浆料可稳定储存 7 天以上。

2. 影响 2：黏度 —— 决定浆料能否顺畅打印

树脂体系的黏度是浆料总黏度的核心贡献者（占比 60-70%）。我们测试发现：当使用 “50% HEMA（单官能）+30% EA 齐聚物 + 2% TPO-L” 的树脂体系时，与氧化铝粉体（固含量 65%）混合后，浆料黏度约 4500 mPa・s（25℃），可适配大多数 SLA 打印机（要求黏度＜6000 mPa・s）；若将 HEMA 替换为 TPGDA（双官能），黏度会骤升至 7800 mPa・s，直接导致喷头堵塞。

3. 影响 3：固化性能 —— 决定生坯能否成型且无缺陷

光引发剂的种类与浓度直接影响固化速度与固化度：在 405nm 光源下，1% TPO-L 的树脂体系，固化速度约 5s / 层（层厚 50μm），固化度 72%；当浓度提升至 2%，固化速度缩短至 3s / 层，固化度提升至 78%，但浓度超过 3% 时，未反应的光引发剂会在粉体表面团聚，导致生坯强度下降（从 15MPa 降至 8MPa）。

图2：氧化铝浆料的性能

三、光敏树脂体系的优化策略与实践案例

针对不同陶瓷粉体（如氧化铝、氧化锆、莫来石）的特性，我们形成了 “粉体特性 - 树脂配方” 的定制化优化策略，已在多所高校的陶瓷科研项目中落地：

1. 高固含量浆料（＞70%）的树脂优化

高固含量浆料需低黏度树脂，我们采用 “单官能单体为主（60-70% HEMA）+ 低分子量齐聚物（＜3000 分子量 PUA，占比 20-30%）” 的配方，配合 1.5-2% TPO-L。例如为浙江大学定制的氧化锆高固含量浆料（72%），通过此方案，黏度控制在 5800 mPa・s，固化度达 75%，生坯无沉降、无开裂。

2. 易吸潮粉体（如氮化硅）的树脂优化

氮化硅粉体易吸潮导致树脂水解，我们在树脂中添加 1-2% 抗氧剂（1010）与 0.5% 干燥剂（分子筛粉末），同时选用疏水型齐聚物（如聚碳酸酯丙烯酸酯），使浆料吸潮率从 8% 降至 1.5% 以下，解决了氮化硅浆料固化后鼓泡的问题。

3. 低收缩需求浆料（如精密陶瓷件）的树脂优化

精密件需低固化收缩，我们采用 “PUA 齐聚物（占比 40%）+ 双官能单体（TPGDA，占比 30%）” 的复配体系，配合 2% TPO-L，使固化收缩率从 7-9% 降至 4-5%，某高校的氧化铝精密齿轮项目中，通过此方案，打印件尺寸误差从 ±80μm 缩小至 ±30μm。

总结：技术价值与未来挑战

光敏树脂体系的优化，不仅能解决陶瓷浆料的打印适配性问题，更能为后续脱脂烧结 “减负”—— 例如适配的树脂体系可使脱脂率稳定在 18-22%，减少因脱脂不均导致的烧结开裂（开裂率从 20% 降至 5% 以下），直接缩短陶瓷科研的样品迭代周期（从 1 个月至 2 周）。

当前，光敏树脂体系研究仍面临两大挑战：一是高固含量与低黏度的平衡（固含量＞75% 时，黏度易超标）；二是环保型树脂的开发（传统树脂含挥发性有机物，需低 VOC 替代方案）。未来，随着 “响应型单体”（如温度敏感型单体）与 “可降解齐聚物” 的研发，光敏树脂体系将向 “高适配性、低污染、低收缩” 方向发展，进一步推动陶瓷增材制造从 “实验室走向工业化”。

关于作者：本文由专注于先进陶瓷增材制造解决方案的 [昆山市奇迹三维科技有限公司] 技术团队提供。我们致力于为科研与工业领域提供高性能陶瓷 3D 打印设备、材料及打印服务。