Mewn systemau gweithgynhyrchu ychwanegion ffotopolymer, mae'r dull synthesis o resinau 3D yn pennu'n uniongyrchol eu hymddygiad halltu, priodweddau mecanyddol, a senarios cymwys. Fel deunydd polymer gyda pholymerization ffotosensitif fel ei fecanwaith craidd, mae ei broses baratoi nid yn unig yn adwaith cemegol rhwng monomerau ond hefyd yn broses o adeiladu strwythur moleciwlaidd manwl gywir a rheoleiddio perfformiad wedi'i deilwra i anghenion y cais. O'r egwyddor synthesis i reoli prosesau, rhaid i bob cam ystyried effeithlonrwydd adwaith, sefydlogrwydd cynnyrch, a chydnawsedd â chymwysiadau terfynol, gan ffurfio llwybr paratoi systematig.
Mae craidd yr egwyddor synthesis yn gorwedd mewn polymerization radical rhydd neu cationig. Mae resinau 3D prif ffrwd yn seiliedig ar monomerau acrylate, gan gyflawni halltu cyflym trwy bolymeru radical rhydd. Hanfod yr adwaith yw bod y photoinitiator yn dadelfennu o dan olau tonfedd penodol i gynhyrchu radicalau rhydd, sy'n ymosod ar y bondiau dwbl acrylate, gan gychwyn twf cadwyn a thrawsgysylltu, gan ffurfio strwythur rhwydwaith tri dimensiwn yn y pen draw. Ar gyfer resinau epocsi, defnyddir polymerization cationig yn aml. Mae'r protonau neu asidau Lewis a gynhyrchir gan ddadelfennu'r ffoto-initiator yn actifadu'r grwpiau epocsi, gan gyflawni crebachu isel a halltu dwfn, ond mae'r gyfradd adwaith yn gymharol araf. Mae'r dewis o lwybr synthetig yn dibynnu'n bennaf ar y perfformiad targed: mae systemau acrylate yn cael eu ffafrio ar gyfer caledwch uchel a halltu cyflym; systemau epocsi, neu copolymerization ag acrylates, yn cael eu ffafrio ar gyfer crebachu isel a gwrthsefyll gwres, gan anelu at berfformiad cytbwys.
Adeiladu asgwrn cefn y monomer a'r resin yw'r cam cyntaf mewn synthesis. Mae resinau matrics a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys acryladau epocsi, acryladau polywrethan, ac acrylates polyester, y mae eu paratoi yn aml yn cyfuno synthesis prepolymer gydag addasiad monomer. Er enghraifft, mae synthesis acryladau polywrethan fel arfer yn defnyddio isocyanadau (fel HDI a TDI) a hydroxyl- sy'n cynnwys acryladau (fel HEA a HPA) fel deunyddiau crai, gan ffurfio prepolymer sy'n cynnwys segmentau urethane hyblyg trwy bolymeru fesul cam, ac yna'n cyflwyno grwpiau diwedd acrylate i roi ffotosensitifrwydd. Mae'r broses hon yn gofyn am reolaeth lem ar y gymhareb molar o isocyanate i grwpiau hydroxyl, tymheredd yr adwaith (fel arfer 60 gradd ~ 80 gradd), ac awyrgylch anadweithiol (amddiffyn nitrogen) i atal adweithiau ochr megis ffurfio bondiau wrea neu geliau, ac i sicrhau dosbarthiad pwysau moleciwlaidd unffurf. Mae acryladau polyester yn cael eu cynhyrchu trwy esterifying polyols (fel glycol ethylene a glycol propylen) gydag asidau polycarboxylic (fel anhydrid ffthalic ac asid adipic) i ffurfio polyesters, sydd wedyn yn cael eu hadweithio ag asiantau esterifying acrylate (fel asid acrylig ac asid methacrylig) i gyflwyno bondiau dwbl. Gellir addasu eu gludedd a'u hyblygrwydd gan y gymhareb asid alcohol a hyd y gadwyn.
Mae cyflwyno a rheoli ffoto-ysgogwyr yn gamau hanfodol yn y synthesis. Mae angen ychwanegu photoinitiators radical rhad ac am ddim (fel 1173, 819, a TPO) yn y camau diweddarach o synthesis resin neu yn ystod fformiwleiddio, a gyflawnir trwy gymysgu corfforol. Fodd bynnag, mae'n hanfodol sicrhau eu bod yn gydnaws â'r resin matrics-gall cydnawsedd gwael arwain at wahanu fesul cam neu halltu anwastad. Ar gyfer gofynion arbennig (fel halltu dwfn ac aroglau isel), gellir impio ffoto-ysgogwyr ar asgwrn cefn y resin i ffurfio ffoto-initiators macromoleciwlaidd, sy'n gwella cydnawsedd ac yn lleihau mudo. Mae angen cyd-gynllunio ffoto-ysgogwyr cationig (fel halwynau ïodoniwm a halwynau thiodoniwm) â'r grŵp epocsi yn ystod synthesis i sicrhau bod y grŵp epocsi yn cael ei actifadu'n effeithiol o dan arbelydru ysgafn, tra'n osgoi dadactifadu cynamserol oherwydd adwaith ag amhureddau alcalïaidd yn y system.
Mae integreiddio a phostio -addasu ychwanegion swyddogaethol yn gwaddoli resinau â phriodweddau amrywiol. Mae ychwanegion a ychwanegir yng nghamau diweddarach y synthesis neu'r fformiwleiddiad yn cynnwys cyfryngau lefelu (fel organosiliconau a fflworocarbonau), defoamers (fel polyether-siloxanes wedi'u haddasu), atalyddion polymerization (fel p-hydroxyanisole), ac addaswyr swyddogaethol (fel gronynnau sy'n gwrthsefyll gwres a monomerau sy'n gwrthsefyll gwres). Ar gyfer resinau golchadwy, mae angen gwella hydoddedd dŵr trwy gopolymereiddio monomerau hydroffilig (fel cyflwyno acryladau hydroxyethyl) neu addasu impiad (fel cyflwyno segmentau polyethylen glycol ar asgwrn cefn y resin); ar gyfer resinau hyblyg, mae'r modwlws yn cael ei leihau trwy gynyddu cyfran y grwpiau alcyl cadwyn hir neu segmentau hyblyg (fel polybutadiene). Mae addasiadau o'r fath yn gofyn am reolaeth fanwl gywir ar amodau adwaith yn ystod synthesis er mwyn osgoi niweidio'r strwythur ffotosensitif gwreiddiol neu achosi rhediad gludedd.
Mae pwyntiau rheoli allweddol yn y broses synthesis yn hanfodol drwyddi draw. O ran rheoli tymheredd, mae polymerization radical rhydd yn sylweddol ecsothermig, sy'n gofyn am system oeri i gynnal tymheredd adwaith sefydlog (fel arfer heb fod yn fwy na 90 gradd) i atal polymerization ffrwydrol. Mae awyrgylch anadweithiol (nitrogen neu argon) yn dileu effaith diffodd ocsigen ar radicalau rhydd, gan wella cyfradd trosi. Rhaid pennu amser ymateb yn seiliedig ar weithgaredd monomer a monitro cyfradd trosi (ee, olrhain FTIR o ddiflaniad brig bond dwbl) er mwyn osgoi underpolymerization neu overpolymerization. Mae camau puro (ee, distyllu gwactod, anweddiad ffilm tenau) yn tynnu monomerau heb adweithio, gweddillion catalydd ac oligomers, gan sicrhau purdeb resin a sefydlogrwydd storio.
Yn gyffredinol, mae'r dull synthesis o resinau 3D yn integreiddio dwfn o ddyluniad moleciwlaidd, peirianneg adwaith, a rheoleiddio perfformiad: mae fframwaith sylfaenol yn cael ei adeiladu trwy ddewis mecanweithiau polymerization a mathau monomer; cyflwynir ffotosensitifrwydd a phriodweddau swyddogaethol trwy synthesis ac addasu prepolymer manwl gywir; a chyflawnir addasu prosesau ac ehangu cymhwysiad trwy integreiddio ychwanegion. Gyda datblygiad technoleg ffotopolymerization, mae dulliau synthesis yn esblygu tuag at ddefnydd isel o ynni, gallu rheoli uchel, a gwyrddu (fel amnewid monomer bio- a synthesis rhydd o doddydd), gan ddarparu llwybr mwy effeithlon ar gyfer paratoi resinau 3D amlswyddogaethol perfformiad uchel a grymuso'n barhaus ddatblygiad mireinio ac arloesol gweithgynhyrchu ychwanegion.
