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通辽3D打印:膨胀单体对光敏树脂的改性

更新时间: 2019-10-21 16:37:22  查看次数: 247    
光敏树脂在固化过程中由于分子间间距发生变化,使制件发生体积收缩。体积收缩一方面影响制件的精度,另一方面产生收缩应力,使制件翘曲,加速试样的损坏。研究发现一些阳离子单体在聚合过程中,由于发生开环反应,可出现聚合后体积膨胀的现象,这类化合物称为膨胀单体。上世纪九十年代,国外研究者用三氟化硼邻苯二胺络合物作为催化剂,制备四氧杂螺十一烷膨胀单体与环氧树脂的共聚物,然后将反应物应用于UV固化的光敏体系,使其与光敏树脂共聚。ChappelowC.C等人以二芳基碘盐为引发剂、樟脑醌作为光敏剂对2,8一二甲基一1,5,7,11一四氧杂螺环[5,5]十一烷(DM.TOSU)、3,9一二乙基一3,9一二丙烯酰甲基一1,5,7,11一四氧杂螺环[5,5]十一烷(DEDMP.TOSU)等膨胀单体在紫外光下的均聚反应的情况进行了研究。国内对于膨胀单体用于环氧树脂固化的研究也有很多。


将膨胀单体引入到混杂型光敏树脂中,以鎓盐引发使其在光敏树脂固化过程中发生膨胀以期降低收缩率,减少收缩应力。


膨胀单体的合成
用分析天平称取0.1mol的二正丁基氧化锡放入250ml三口烧瓶中,添加150ml的甲苯作为溶剂,再称取0.1mol三羟甲基丙烷加入到三口烧瓶中。烧瓶的中间口装上分水器,分水器上方加通有冷凝水的球形冷凝管,剩下两口分别装量程为200℃的温度计和橡胶塞,用磁子进行搅拌。将装置缓慢升温至120℃反应12h或无水生成;停止加热待装置冷却至低于40℃后,用恒压漏斗缓慢滴加8ml的CS2,滴加完毕后缓慢升温至100℃搅拌回流反应12h。对装置进行减压蒸馏处理,去除溶剂甲苯,所得粘稠液体用100ml正己烷分5次洗涤,然后用35ml甲苯加热溶解,重析出,真空干燥后得到白色固体即为所制备的膨胀单体3,9二羟甲基-3’,9’二乙基-1,5,7,11-四氧螺杂[5,5]十一烷。

膨胀单体均聚的制备
将所制备的膨胀单体在二氯乙烷中溶解,两者之比为1∶5(膨胀单体的质量比二氯乙烷的体积),加入质量分数3%的阳离子引发剂三氟化硼乙胺作为引发剂,在30℃下控温磁子搅拌反应24小时。反应结束后,将苯缓慢添加到体系中,使反应产物析出,对产物进行沉淀提纯,干燥备用。

含膨胀单体光敏树脂的制备
分别将不同质量的膨胀单体(包含3%的阳离子引发剂)加入到第二章中的光敏树脂中,用玻璃棒进行初步搅拌至均匀,温度控制在35℃用磁子搅拌1小时。配置成具有不同含量的膨胀单体的光敏树脂。将搅拌好的光敏树脂在35℃的真空烘箱中抽真空以便排除气泡,放置于黑暗处静置待用。

在0.82-0.86处为产物的甲基质子峰(6H),1.33-1.37处为产物乙基上的亚甲基质子峰(4H),1.86处为产物羟基质子峰(2H),3.6-3.8处为产物与O相连的亚甲基质子峰。核磁峰积分面积之比与结构式基本相符,其他峰面积较小忽略不计。

由红外和核磁证实了所合成的产物与1.2节中的反应式的最终产物结构相符,即产物为合成的膨胀单体。