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Aplicación de resina epoxi en impresión 3D

Historia del desarrollo de la tecnología SLA

El proceso de creación rápida de prototipos de curado láser UV ahora se conoce como proceso de impresión 3D de estereolitografía (abreviado como SLA). Patentado en los Estados Unidos por Charles Hull en 1984, es una de las primeras tecnologías de impresión 3D desarrolladas. Desde que 3D Systems of America lanzó por primera vez SLA comercializado en 1988, esteResina epoxi de impresión 3DLa tecnología se ha desarrollado rápidamente, que puede imprimir automáticamente objetos 3D complejos que son difíciles de fabricar mediante varios otros métodos de procesamiento, lo que representa una importancia que hace época en el campo de la tecnología de procesamiento. SLA utiliza un láser UV controlado por computadora para escanear punto por punto en el nivel de líquido de resina fotosensible de acuerdo con la forma de la sección transversal bidimensional y, por lo tanto, para curar la resina. Entonces la resina curada forma una forma bidimensional. Este proceso se repite capa por capa para obtener finalmente un objeto 3D completo, dependiendo su calidad principalmente de las propiedades de la resina fotosensible.

Para la potencia del láser UV utilizado es muy pequeño, generalmente medido en milivatios, la resina fotosensible debe ser sensible a la luz UV, para que pueda curarse con una cantidad relativamente pequeña de exposición a los rayos UV. Por lo tanto, desarrollar la resina fotosensible con buena fotosensibilidad y alta precisión siempre ha sido uno de los puntos calientes en la investigación sobre la tecnología de impresión SLA 3D. Mientras tanto, debido a la presencia de diluyentes fotosensibles de molécula pequeña en la resina fotosensible, que se compone de prepolímeros fotosensibles, diluyentes fotosensibles e iniciadores, las piezas hechas de resina fotosensible tienen poca resistencia al calor y son propensas a la deformación térmica. Por lo tanto, desarrollar la resina fotosensible con buena resistencia al calor y alta precisión también ha sido uno de los puntos calientes en la investigación sobre la tecnología de impresión SLA 3D.

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Desarrollo de resina fotosensible SLA

El desarrollo de la resina fotosensible aplicada en la impresión SLA 3D se puede dividir aproximadamente en tres etapas. En la etapa inicial (1988-1995), los prepolímeros de resina fotosensible comercializada para la creación rápida de prototipos SLA eran prepolímeros de acrilato con iniciadores de radicales libres. Bajo la acción de la luz UV, un iniciador de radicales se descompone en radicales, que inician la polimerización de moléculas de acrilato, una por una, para formar compuestos poliméricos con alto peso molecular. El acrilato de prepolímero fotosensible de radicales libres presenta principalmente una mejor fotosensibilidad en comparación con la de la resina epoxi prepolimérica fotosensible catiónica; sin embargo, tiene una mayor contracción durante la polimerización, lo que conduce a una baja precisión dimensional de las piezas fabricadas. Y lo hace propenso a deformaciones y deformaciones. Por lo tanto, es difícil cumplir con los requisitos de precisión y ha sido reemplazado gradualmente.

En la segunda etapa, se utilizaron principalmente resinas fotosensibles catiónicas puras compuestas de resina epoxi prepolimérica e iniciador catiónico. Había muchos tipos de prepolímeros catiónicos fotosensibles, incluyendo principalmente resina epoxi de tipo Bisfenol A, resina epoxi fenólica yResinas Epoxi cicloalifática... En principio, todos estos tres tipos se pueden usar como prepolímeros fotosensibles catiónicos y el último tipo tiene mejor fotosensibilidad. La razón es que el gran enlace conjugado del anillo de benceno en la resina epoxi de tipo Bisfenol A y la resina epoxi fenólica tiene un efecto inductivo sobre los electrones del grupo epoxi en la molécula, reduciendo la densidad de la nube de electrones del grupo epoxi y disminuyendo así la reactividad con ácido protónico reactivo electrofílico. Por el contrario, no existe un fenómeno de inducir electrones del grupo epoxi en la molécula y reducir la densidad de la nube de electrones por el gran enlace conjugado del anillo de benceno en la resina epoxi cicloalifática. Y tienen una alta reactividad con ácido protónico reactivo electrofílico.

En los últimos años, la resina fotosensible comercializada para la impresión SLA 3D en el extranjero, con su prepolímero fotosensible que contiene tanto acrilato como resina epoxi y sus iniciadores incluyen tanto iniciador de radicales libres (Para iniciar la polimerización de resina acrílica) y el iniciador catiónico (para descomponer en ácido protónico que es iniciar la polimerización de apertura de anillo bajo el efecto de la luz de resina epoxi UV), presenta una tasa de contracción más pequeña que la ruptura de doble enlace de la resina acrílica. Por lo tanto, la precisión de las piezas fabricadas con este tipo de resina fotosensible catiónica de radicales libres es obviamente mejor que la de la resina fotosensible de radicales libres puros.

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Ventajas de la resina epoxi en la impresión 3D

En la resina fotosensible de la impresión 3D, elResinas Epoxi especialesPresenta excelentes propiedades mecánicas, propiedades químicas estables, resistencia a altas/bajas temperaturas, baja tasa de contracción, bajos costos, etc.

Desde el punto de vista molecular, el proceso de curado de la resina fotosensible es transformarse de moléculas pequeñas a polímeros con macromoléculas de cadena larga, con cambios significativos en la estructura molecular. Por lo tanto, la contracción es inevitable durante el proceso de curado. La contracción de la resina se divide principalmente en dos partes. Uno es la contracción de curado, y el otro es la expansión térmica y la contracción en frío causada por los cambios de temperatura cuando el láser escanea el nivel de líquido de la resina. Además, el área de aumento de temperatura es pequeña, por lo que la cantidad de contracción causada por el cambio de temperatura es pequeña e insignificante. No se puede ignorar el impacto de la contracción del volumen generada durante el proceso de fotocurado de la resina fotosensible en la precisión de las piezas. La contracción del volumen genera la tensión de contracción y, por lo tanto, da como resultado la envoltura y la deformación de las piezas. Tras el curado de la resina acrílica, la reacción de polimerización de la ruptura de carbono-carbono puede causar una contracción de gran volumen, mientras que la reacción de apertura del anillo puede ocurrir durante el proceso de curado de la resina epoxi, por lo que la contracción del volumen es relativamente pequeña. Como se puede ver en los resultados de la figura a continuación, a partir de la prueba de contracción con resina epoxi Tetra cicloalifática, la contracción del volumen de la resina epoxi cicloalifática es significativamente menor que la del Acrilato en las condiciones de fotocurado.

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Fórmula: Resina: Foto-iniciador = 100: 0,5 6145-100: Poliuretano cicloalifáticoHexaacrilato

La resina epoxi cicloalifática presenta baja viscosidad, buena resistencia a la intemperie, baja contracción de curado, alta densidad de reticulación y alta reactividad, por lo que es ampliamente utilizada en la impresión SLA 3D como resina fotosensible, y considerado como uno de los oligómeros de matriz más importantes.

Para tales aplicaciones, las siguientes cuatro resinas epoxi cicloalifáticas de Jiangsu Tetra se han aplicado completamente en la práctica y pueden cumplir con la mayoría de los requisitos de resinas fotosensibles para la impresión SLA 3D tanto en el país como en el extranjero.

TTA15:3 4 metacrilato de epoxiciclohexilmetilo

TTA16:Ésteres de acrilato al por mayor