

Применение эпоксидной смолы в 3D печати

История развития технологии SLA

Быстрый процесс прототипирования УФ-лазерного отверждения в настоящее время называется процессом 3D-печати стереолитографии (сокращенно SLA). Запатентованная в США Чарльзом Халлом в 1984 году, она является одной из первых разработанных технологий 3D-печати. Поскольку 3D Systems of America впервые запустила коммерческое SLA в 1988 году, это3d печать эпоксидной смолойБыстро развивается технология, которая может автоматически распечатывать сложные 3D-объекты, которые трудно сделать различными другими методами обработки, что представляет собой эпохальное значение в области технологий обработки. SLA использует управляемый компьютером УФ-лазер для сканирования точки за точкой на уровне жидкости светочувствительной смолы в соответствии с формой двумерного поперечного сечения и, таким образом, для отверждения смолы. Затем отвержденная смола образует двумерную форму. Этот процесс повторяется слой за слоем, чтобы, наконец, получить полный 3D-объект, качество которого в основном зависит от свойств светочувствительной смолы.

Поскольку мощность используемого УФ-лазера очень мала, обычно измеряется в милливаттах, светочувствительная смола должна быть чувствительной к ультрафиолетовому излучению, чтобы ее можно было вылечить с относительно небольшим количеством УФ-излучения. Поэтому разработка светочувствительной смолы с хорошей светочувствительностью и высокой точностью всегда была одной из горячих точек в исследованиях технологии 3D-печати SLA. Между тем, из-за присутствия в фоточувствительной смоле фоточувствительных разбавителей с малой молекулой, которая состоит из фоточувствительных форполимеров, фоточувствительных разбавителей и инициаторов, детали, изготовленные из фоточувствительной смолы, имеют плохую термостойкость и склонны к тепловой деформации. Поэтому разработка светочувствительной смолы с хорошей термостойкостью и высокой точностью также была одной из горячих точек в исследованиях технологии 3D-печати SLA.

图片2.png

Разработка светочувствительной смолы SLA

Развитие светочувствительной смолы, применяемой в 3D-печати SLA, можно условно разделить на три этапа. На ранней стадии (1988-1995 гг.) преполимерами коммерциализированной светочувствительной смолы для быстрого прототипирования SLA были акрилатные преполимеры со свободными радикальными инициаторами. Под действием ультрафиолетового излучения радикальный инициатор разлагается на радикалы, которые инициируют полимеризацию молекул акрилата, одну за другой, с образованием полимерных соединений с высокой молекулярной массой. Свободно-радикальный фоточувствительный преполимерный акрилат в основном имеет лучшую фоточувствительность по сравнению с катионной фоточувствительной преполимерной эпоксидной смолой; однако он имеет большую усадку при полимеризации, что приводит к плохой точности размеров изготовленных деталей и делает его склонным к деформации и деформации. Таким образом, трудно удовлетворить требования к точности и постепенно заменяется.

На втором этапе в основном использовались чистые катионные фоточувствительные смолы, состоящие из преполимерной эпоксидной смолы и катионного инициатора. Было много типов катионных фоточувствительных преполимеров, главным образом включая эпоксидную смолу типа бисфенола А, фенольную эпоксидную смолу иЦиклоалифатические эпоксидные смолы. В принципе, все эти три типа могут быть использованы в качестве катионных фоточувствительных преполимеров, причем последний тип имеет лучшую фоточувствительность. Причина в том, что сопряженная большая связь бензольного кольца в бисфенольной эпоксидной смоле А-типа и фенольной эпоксидной смоле оказывает индуктивное действие на электроны эпоксидной группы в молекуле, уменьшая плотность электронного облака эпоксидной группы и тем самым уменьшая реакцию с электрофильным реагентом протоновой кислотой. Напротив, нет явления индуциации электронов эпоксидной группы в молекуле и уменьшения плотности электронного облака сопряженной большой связью бензольного кольца в циклоалифатической эпоксидной смоле, и они обладают высокой реакционной способностью с электрофильным реагентом протоновой кислотой.

В последние годы коммерциализирована светочувствительная смола для 3D-печати SLA за рубежом с ее светочувствительным преполимером, содержащим как акрилатную, так и эпоксидную смолу, и ее инициаторами, включая инициатора свободных радикалов (Для инициирования полимеризации акриловой смолы) и катионный инициатор (для разложения на протоновую кислоту, которая должна инициировать полимеризацию эпоксидной смолы с открытием кольца под действием ультрафиолетового света), имеет меньшую скорость усадки, чем разрыв двойной связи акриловой смолы. Следовательно, точность деталей, изготовленных из такого вида фоточувствительной смолы со свободными радикалами, очевидно, лучше, чем у фоточувствительной смолы с чистыми свободными радикалами.

图片1.png

Преимущества эпоксидной смолы в 3D печати

В светочувствительной смоле для 3D-печатиСпециальные эпоксидные смолыОсобенности превосходные механические свойства, стабилизированные химические свойства, высокое сопротивление температуры, низкий тариф усушки, низкие цены, етк.

С молекулярной точки зрения процесс отверждения фоточувствительной смолы заключается в превращении из малых молекул в полимеры с длинноцепочечными макромолекулами со значительными изменениями молекулярной структуры. Таким образом, усадка неизбежна в процессе отверждения. Усадка смолы в основном делится на две части. Одним из них является усадка при отверждении, а другим-тепловое расширение и холодное сжатие, вызванное изменениями температуры, когда лазер сканирует жидкий уровень смолы. Кроме того, площадь повышения температуры мала, поэтому величина усадки, вызванной изменением температуры, мала и незначительна. Нельзя игнорировать влияние объемной усадки, возникающей в процессе фоточувствительной смолы, на точность деталей. Объемная усадка создает напряжение усадки и, таким образом, приводит к обертыванию и деформации деталей. После отверждения акриловой смолой реакция полимеризации углерод-углеродного разрыва может вызвать усадку большого объема, в то время как реакция открытия кольца может произойти в процессе отверждения эпоксидной смолы, поэтому объемная усадка относительно мала. Как видно из результатов на рисунке ниже, из испытания на усадку циклоалифатической эпоксидной смолой Tetra объемная усадка циклоалифатической эпоксидной смолы значительно ниже, чем у акрилата в условиях фотокурирования.

微信截图_20230315160804.png

Формула: Смола: Фотоинициатор = 100:0, 5 6145-100: Циклоалифатический полиуретанГексаакрилат

Циклоалифатическая эпоксидная смола отличается низкой вязкостью, хорошей атмосферостойкостью, низкой усадкой при отверждении, высокой плотностью сшивания и высокой реакционной способностью, поэтому она широко используется в 3D-печати SLA в качестве светочувствительной смолы и считается одним из наиболее важных матричных олигомеров.

Для таких применений следующие четыре циклоалифатические эпоксидные смолы от Jiangsu Tetra были полностью применены на практике и могут удовлетворить большинство требований светочувствительных смол для 3D-печати SLA как в стране, так и за рубежом.

ТТА 15:3 4 эпоксициклогексилметил метакрилат

ТТА 16:Акрилатные эфиры оптом