У системима за производњу адитива фотополимера, метода синтезе 3Д смола директно одређује њихово понашање очвршћавања, механичка својства и применљиве сценарије. Као полимерни материјал са фотоосетљивом полимеризацијом као основним механизмом, његов процес припреме није само хемијска реакција између мономера већ и процес прецизне конструкције молекуларне структуре и регулације перформанси прилагођених потребама примене. Од принципа синтезе до контроле процеса, сваки корак мора узети у обзир ефикасност реакције, стабилност производа и компатибилност са крајњим применама, формирајући тако систематски пут припреме.
Срж принципа синтезе лежи у полимеризацији слободних радикала или катјона. Маинстреам 3Д смоле су засноване на акрилатним мономерима, постижући брзо очвршћавање полимеризацијом слободних радикала. Суштина реакције је да се фотоиницијатор разлаже под светлом одређене таласне дужине да би створио слободне радикале, који нападају акрилатне двоструке везе, иницирајући раст ланца и унакрсно-повезивање, на крају формирајући тродимензионалну структуру мреже-. За епоксидне смоле често се користи катјонска полимеризација. Протони или Луисове киселине настале разградњом фотоиницијатора активирају епоксидне групе, постижући ниско скупљање и дубоко очвршћавање, али је брзина реакције релативно спора. Избор синтетичког пута зависи првенствено од циљних перформанси: акрилатни системи су пожељнији због високе тврдоће и брзог очвршћавања; епоксидни системи, или кополимеризација са акрилатима, су фаворизовани због ниског скупљања и отпорности на топлоту, са циљем уравнотежених перформанси.
Изградња кичме мономера и смоле је први корак у синтези. Уобичајено коришћене матричне смоле укључују епокси акрилате, полиуретанске акрилате и полиестер акрилате, чија припрема често комбинује синтезу преполимера са модификацијом мономера. На пример, синтеза полиуретанских акрилата обично користи изоцијанате (као што су ХДИ и ТДИ) и акрилате који садрже хидроксил- (као што су ХЕА и ХПА) као сировине, формирајући преполимер који садржи флексибилне уретанске сегменте кроз степенасту полимеризацију, а затим се добијају фотографије на крају да би се добиле фотографије. Овај процес захтева строгу контролу моларног односа изоцијаната према хидроксилним групама, температуру реакције (обично 60 степени ~80 степени) и инертну атмосферу (заштита азота) да би се спречиле споредне реакције као што је формирање веза урее или гелова, и да би се обезбедила уједначена дистрибуција молекулске тежине. Полиестер акрилати се производе естерификовањем полиола (као што су етилен гликол и пропилен гликол) са поликарбоксилним киселинама (као што су фтални анхидрид и адипинска киселина) да би се формирали полиестри, који затим реагују са акрилатним естерификујућим агенсима и увођењем агенса за естеризацију акрилне киселине (удвостручена киселина). обвезнице. Њихов вискозитет и флексибилност се могу подесити односом алкохола-киселина и дужином ланца.
Увођење и контрола фотоиницијатора су кључни кораци у синтези. Слободни радикали фотоиницијатори (као што су 1173, 819 и ТПО) треба да се додају у каснијим фазама синтезе смоле или током формулације, што се постиже физичким мешањем. Међутим, неопходно је осигурати њихову компатибилност са смолом матрикса-лоша компатибилност може довести до раздвајања фаза или неуједначеног очвршћавања. За посебне захтеве (као што су дубоко очвршћавање и слаб мирис), фотоиницијатори се могу накалемити на кичму смоле да би се формирали макромолекуларни фотоиницијатори, што побољшава компатибилност и смањује миграцију. Катјонски фотоиницијатори (као што су јодонијумове и тиодонијумове соли) треба да буду дизајнирани заједно са епоксидном групом током синтезе да би се обезбедила ефикасна активација епоксидне групе под светлосним зрачењем, уз избегавање превременог деактивирања услед реакције са алкалним нечистоћама у систему.
Интеграција и накнадна{0}}модификација функционалних адитива дају смолама различита својства. Адитиви који се додају у каснијим фазама синтезе или формулације укључују средства за изравнавање (као што су органосиликони и флуороугљеници), средства против пене (као што су полиетер-модификовани силоксани), инхибитори полимеризације (као што је п-хидроксианизол) и функционални модификатори{4} отпорни на топлоту{4} на топлоту. За смоле које се могу прати, растворљивост у води треба да се побољша кополимеризацијом хидрофилних мономера (као што је увођење хидроксиетил акрилата) или модификацијом графта (као што је увођење полиетилен гликол сегмената на кичму смоле); за флексибилне смоле, модул се смањује повећањем удела дуголанчаних - алкил група или флексибилних сегмената (као што је полибутадиен). Такве модификације захтевају прецизну контролу реакционих услова током синтезе како би се избегло оштећење оригиналне фотоосетљиве структуре или изазивање губитка вискозитета.
Кључне контролне тачке у процесу синтезе су кључне током целог процеса. Што се тиче контроле температуре, полимеризација слободних радикала је значајно егзотермна, захтевајући систем за хлађење да одржи стабилну температуру реакције (обично не прелази 90 степени) како би се спречила експлозивна полимеризација. Инертна атмосфера (азот или аргон) елиминише ефекат гашења кисеоника на слободне радикале, побољшавајући стопу конверзије. Време реакције се мора одредити на основу активности мономера и праћења стопе конверзије (нпр. ФТИР праћење нестанка врха двоструке везе) да би се избегла подполимеризација или прекомерна полимеризација. Кораци пречишћавања (нпр. вакуумска дестилација, испаравање танког{9}}филма) уклањају неизреаговане мономере, остатке катализатора и олигомере, обезбеђујући чистоћу смоле и стабилност складиштења.
Све у свему, метода синтезе 3Д смола је дубока интеграција молекуларног дизајна, реакционог инжењеринга и регулације перформанси: основни оквир се конструише одабиром механизама полимеризације и типова мономера; фотоосетљивост и функционална својства се уводе кроз прецизну синтезу и модификацију преполимера; а прилагођавање процеса и проширење примене постижу се интеграцијом адитива. Са развојем технологије фотополимеризације, методе синтезе се развијају ка ниској потрошњи енергије, високој контролисаности и озелењавању (као што је био-замена мономера на бази и синтеза без растварача-), обезбеђујући ефикаснији пут за припрему високо-мултифункционалних 3Д смола и континуираног додавања и обнављања производње.
