Prepolimeri di resina siliconica utilizzati per la stampa 3D assistita da ultravioletti

La ricerca mostra che i prepolimeri di resina siliconica possono essere utilizzati per la stampa 3D assistita da ultravioletti

Alcuni accessori preparati dalla stampa 3D assistita da raggi ultravioletti.
Ci sono molti vantaggi per i sistemi a raggi ultravioletti (UV), come il risparmio energetico, la polimerizzazione rapida, l’ecocompatibilità e le alte prestazioni. Questi sistemi vengono spesso utilizzati con la stampa 3D assistita da UV , che deposita strati di polimero liquido fotopolimerizzabile reticolato da una sorgente di luce UV esterna per creare un oggetto. I materiali siliconici sono promettenti per l’uso della stampa 3D grazie alle loro proprietà uniche, come resistenza termica, buona trasparenza e resistenza ai raggi UV.

Un gruppo di ricercatori di Hangzhou, in Cina, ha recentemente pubblicato un articolo, intitolato ” Preparazione e prestazioni di resine siliconiche ultraviolette utilizzate per il rivestimento ultravioletto e materiali di stampa 3D ultravioletti “, che dettagliavano il modo in cui sintetizzavano un tipo di resina siliconica polimerizzabile ai raggi UV “Con un metodo semplice controllato di sol-gel con 3-metacrilossipropiltrimetossisilano, metiltrimetossisilano e dimetildietossilsilano.”

L’abstract recita, “Tipi di resine metacrilossipropiliche induribili sono state preparate mediante una reazione di condensazione di coidrolisi con 3-metacrilossipropiltrimetossisilano, metil trimetossi silano e dimetil dietossi silano. Le proprietà delle resine trasparenti curate dall’ultravioletto sono state studiate in dettaglio. La trasparenza del materiale siliconico polimerizzato con raggi ultravioletti era superiore al 95% nell’intervallo di numero d’onda leggero di 400 nm e 800 nm, durezza a matita da 6 B a 6 H e temperatura di decomposizione termica superiore a 150 ° C. I materiali siliconici preparati con la stampa 3D assistita da raggi ultravioletti hanno un coefficiente di assorbimento dell’acqua dello 0,21% in peso e un coefficiente di dilatazione termica della linea di 5,27 × 10 -4 m / k. Ha dimostrato che le resine siliconiche possono essere candidate per il rivestimento trasparente a raggi ultravioletti e per la stampa 3D assistita da raggi ultravioletti. ”
Un metodo sol-gel è stato utilizzato per sintetizzare le resine siliconiche trasparenti, che avevano varie quantità di R / Si per la stampa 3D assistita da UV. Questi materiali pre-polimerici sono stati stampati in 3D su una stampante 3D SLA e le resine risultanti sono state depositate su vetrini e polimerizzate con UV.

I ricercatori hanno misurato la viscosità dinamica dei materiali, insieme alla durezza dei campioni induriti e al loro contenuto di polimerizzazione apparente. Hanno inoltre registrato gli spettri di trasmittanza dei pre-polimeri di resina di silicone polimerizzati su un vetrino, hanno effettuato analisi termogravimetriche (TG) delle resine siliconiche stampate in 3D e hanno eseguito misurazioni di calorimetria a scansione differenziale (DSC) dei prodotti finali.

Riducendo il n (R) / n (Si), i ricercatori hanno scoperto che potevano aumentare la viscosità dei pre-polimeri, così come la durezza a matita dei prodotti trattati con UV.

Figura 4: Le curve TGA per le resine siliconiche con varie di n (R) / n (Si) indurite dall’ultravioletto con il 10% in peso di 2-idrossi-2-metil-fenil-propano-1-one per 30 s.
“L’analisi TGA ( Fig. 4 ) ha mostrato che tutta la temperatura di decomposizione termica per i materiali in silicone ultravioletti supera i 150 ° C, il che significa che le resine siliconiche polimerizzate erano tutte con una stabilità termica abbastanza buona”, hanno scritto i ricercatori.
Il materiale indurito è ancora appiccicoso, con bassa durezza, se la quantità di 2-idrossi-2-metil-fenil-propano-1-one è inferiore al 10% in peso di pre-polimeri di resina siliconica – probabilmente perché non era totalmente curato “per la quantità insufficiente di iniziatore ultravioletto”.

Ma, se la quantità di iniziatore UV ha raggiunto il 10% in peso, l’assorbimento a 2333 cm -1  e 1625 cm -1  per metacrilossipropile è scomparso. Quantità eccessive di fotoiniziatore UV peggiorano le proprietà del materiale, motivo per cui la quantità corretta è pari al 10% in peso del pre-polimero di resina siliconica.

I ricercatori hanno anche studiato l’influenza del tempo di polimerizzazione UV e hanno scoperto che quando era meno di 30 secondi, il materiale non si sarebbe completamente asciugato. Ma il tempo di polimerizzazione non ha avuto un grande effetto sul tasso di gelificazione del materiale indurito e sulla sua durezza.

Figura 7: Spettri FT-IR per la resina di silicone prima e dopo essere polimerizzati con l’ultravioletto con il 10% in peso di 2-idrossi-2-metil-fenil-propano-1-one per 30 s.
“Questo fenomeno può essere spiegato con l’analisi FT-IR data dalla  figura 7  che i picchi di caratterizzazione a 1630 cm -1 assegnati al doppio legame insaturo del metacrilossipropile sono quasi scomparsi dopo che la resina siliconica è stata polimerizzata dall’ultravioletto per 30 secondi, il che ha dimostrato che le resine siliconiche sono state completamente sanate “, hanno spiegato i ricercatori.
Osservando le prestazioni delle resine siliconiche UV, è ovvio che possono essere utilizzate come rivestimento trasparente.

“Resine modificate acriliche trasparenti trasparenti ultraviolette sono state preparate mediante reazione di condensazione di coidrolisi con 3-metacrilossipropiltrimetossisilano, metil trimetossi silano e dimetil dietossi silano. Ha dimostrato che le resine modificate acriliche trasparenti preparate possono essere indurite completamente con il 10% in peso di 2-idrossi-2-metil-fenil-propano-1-one per 30 secondi con trasmittanza fino al 95% nell’intervallo di numero d’onda leggero di 400 nm e 800 nm, durezza della matita da 6 B a 6 H, temperatura di decomposizione termica superiore a 150 ° C “, hanno concluso i ricercatori. “Ha anche dimostrato che i prepolimeri di resina di silicone possono essere utilizzati per la stampa 3D assistita da raggi ultravioletti. I materiali siliconici preparati con la stampa 3D assistita da raggi ultravioletti sono con coefficiente 0,21% in peso e il coefficiente di dilatazione termica della linea 5,27 × 10 -4 m / k. Ha dimostrato che le resine siliconiche possono essere un materiale candidato per il rivestimento trasparente ultravioletto e la stampa 3D ultravioletta-assistita. ”
Co-autori del giornale sono Xiongfa Yang, Qiong Chen, Haoyuan Bao, Jiangling Liu, Yufei Wu e Guoqiao Lai.

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