Dalam sistem pembuatan aditif fotopolimer, kaedah sintesis resin 3D secara langsung menentukan tingkah laku pengawetan, sifat mekanikal dan senario yang berkenaan. Sebagai bahan polimer dengan pempolimeran fotosensitif sebagai mekanisme terasnya, proses penyediaannya bukan sahaja tindak balas kimia antara monomer tetapi juga proses pembinaan struktur molekul yang tepat dan peraturan prestasi yang disesuaikan dengan keperluan aplikasi. Daripada prinsip sintesis kepada kawalan proses, setiap langkah mesti mempertimbangkan kecekapan tindak balas, kestabilan produk, dan keserasian dengan aplikasi akhir, sekali gus membentuk laluan penyediaan yang sistematik.
Inti prinsip sintesis terletak pada pempolimeran radikal bebas atau kationik. Resin 3D arus perdana adalah berdasarkan monomer akrilat, mencapai pengawetan pantas melalui pempolimeran radikal bebas. Intipati tindak balas ialah photoinitiator terurai di bawah cahaya panjang gelombang tertentu untuk menghasilkan radikal bebas, yang menyerang ikatan berganda akrilat, memulakan pertumbuhan rantai dan-pautan silang, akhirnya membentuk struktur rangkaian tiga-dimensi. Untuk resin epoksi, pempolimeran kationik sering digunakan. Proton atau asid Lewis yang dihasilkan oleh penguraian photoinitiator mengaktifkan kumpulan epoksi, mencapai pengecutan rendah dan pengawetan dalam, tetapi kadar tindak balas adalah agak perlahan. Pilihan laluan sintetik bergantung terutamanya pada prestasi sasaran: sistem akrilat lebih disukai untuk kekerasan tinggi dan pengawetan cepat; sistem epoksi, atau kopolimerisasi dengan akrilat, diutamakan untuk pengecutan rendah dan rintangan haba, bertujuan untuk prestasi yang seimbang.
Pembinaan monomer dan tulang belakang resin adalah langkah pertama dalam sintesis. Resin matriks yang biasa digunakan termasuk akrilat epoksi, akrilat poliuretana, dan akrilat poliester, yang penyediaannya sering menggabungkan sintesis prapolimer dengan pengubahsuaian monomer. Sebagai contoh, sintesis akrilat poliuretana lazimnya menggunakan isosianat (seperti HDI dan TDI) dan hidroksil-yang mengandungi akrilat (seperti HEA dan HPA) sebagai bahan mentah, membentuk prapolimer yang mengandungi segmen uretana yang fleksibel melalui pempolimeran berperingkat, dan kemudian bahagian pengenalan fotosensitiviti icrylate kepada akrilat. Proses ini memerlukan kawalan ketat nisbah molar isosianat kepada kumpulan hidroksil, suhu tindak balas (biasanya 60 darjah ~80 darjah), dan suasana lengai (perlindungan nitrogen) untuk mengelakkan tindak balas sampingan seperti pembentukan ikatan atau gel urea, dan untuk memastikan pengagihan berat molekul yang seragam. Akrilat poliester dihasilkan dengan mengesteri poliol (seperti etilena glikol dan propilena glikol) dengan asid polikarboksilik (seperti anhidrida ftalat dan asid adipik) untuk membentuk poliester, yang kemudiannya bertindak balas dengan agen pengesteran akrilat (seperti asid akrilik dan asid metakrilik) untuk memperkenalkan ikatan berganda. Kelikatan dan fleksibilitinya boleh dilaraskan oleh alkohol-nisbah asid dan panjang rantai.
Pengenalan dan kawalan fotoinisiator adalah langkah penting dalam sintesis. Fotoinisiator radikal bebas (seperti 1173, 819, dan TPO) perlu ditambah pada peringkat akhir sintesis resin atau semasa penggubalan, dicapai melalui pencampuran fizikal. Walau bagaimanapun, adalah penting untuk memastikan keserasian mereka dengan resin matriks-keserasian yang lemah boleh menyebabkan pemisahan fasa atau pengawetan yang tidak sekata. Untuk keperluan khas (seperti pengawetan dalam dan bau yang rendah), fotoinisiator boleh dicantumkan pada tulang belakang resin untuk membentuk fotoinisiator makromolekul, yang meningkatkan keserasian dan mengurangkan penghijrahan. Inisiator foto kationik (seperti garam iodonium dan garam tiodonium) perlu direka-dengan kumpulan epoksi semasa sintesis untuk memastikan pengaktifan berkesan kumpulan epoksi di bawah penyinaran cahaya, sambil mengelakkan penyahaktifan pramatang akibat tindak balas dengan kekotoran alkali dalam sistem.
Penyepaduan dan pasca-pengubahsuaian aditif berfungsi memberikan resin dengan sifat yang pelbagai. Bahan tambahan yang ditambahkan pada peringkat akhir sintesis atau perumusan termasuk agen perata (seperti organosilikon dan fluorokarbon), penyahbuih (seperti polieter-siloksan diubah suai), perencat pempolimeran (seperti p-hidroksianisole), dan pengubah berfungsi (seperti zarah tahan haba-monomer yang mengeras). Untuk resin boleh dibasuh, keterlarutan air perlu dipertingkatkan melalui kopolimerisasi monomer hidrofilik (seperti memperkenalkan hidroksietil akrilat) atau pengubahsuaian cantuman (seperti memasukkan segmen polietilena glikol ke tulang belakang resin); untuk resin fleksibel, modulus dikurangkan dengan meningkatkan bahagian-kumpulan alkil rantai panjang atau segmen fleksibel (seperti polibutadiena). Pengubahsuaian sedemikian memerlukan kawalan tepat keadaan tindak balas semasa sintesis untuk mengelakkan merosakkan struktur fotosensitif asal atau menyebabkan kelikatan lari.
Titik kawalan utama dalam proses sintesis adalah penting sepanjang masa. Mengenai kawalan suhu, pempolimeran radikal bebas adalah eksotermik yang ketara, memerlukan sistem penyejukan untuk mengekalkan suhu tindak balas yang stabil (biasanya tidak melebihi 90 darjah ) untuk mengelakkan pempolimeran letupan. Suasana lengai (nitrogen atau argon) menghilangkan kesan pelindapkejutan oksigen pada radikal bebas, meningkatkan kadar penukaran. Masa tindak balas mesti ditentukan berdasarkan aktiviti monomer dan pemantauan kadar penukaran (cth, pengesanan FTIR bagi kehilangan puncak ikatan berganda) untuk mengelakkan underpolimerization atau overpolimerization. Langkah penulenan (cth, penyulingan vakum, penyejatan-filem nipis) mengeluarkan monomer yang tidak bertindak balas, sisa mangkin dan oligomer, memastikan ketulenan resin dan kestabilan penyimpanan.
Secara keseluruhan, kaedah sintesis resin 3D ialah penyepaduan mendalam reka bentuk molekul, kejuruteraan tindak balas, dan peraturan prestasi: rangka kerja asas dibina dengan memilih mekanisme pempolimeran dan jenis monomer; fotosensitiviti dan sifat berfungsi diperkenalkan melalui sintesis dan pengubahsuaian prapolimer yang tepat; dan penyesuaian proses dan pengembangan aplikasi dicapai melalui penyepaduan bahan tambahan. Dengan pembangunan teknologi pempolimeran foto, kaedah sintesis berkembang ke arah penggunaan tenaga yang rendah, kebolehkawalan tinggi dan penghijauan (seperti penggantian monomer berasaskan bio-dan sintesis bebas pelarut-), menyediakan laluan yang lebih cekap untuk penyediaan resin 3D berprestasi tinggi,{4}}berprestasi tinggi dan memperkasakan pembangunan penapisan secara berterusan dan inovatif.
