替代树脂系统的树脂系统,2023年6月,由Sphera Solutions,Inc。为Exxonmobil技术和工程公司编写。这项研究已根据独立的第三方关键审查小组确认根据ISO 14067:2018(温室气体 - 产品的碳足迹 - 要求和定量指南)进行确认。**在这项生命周期评估(LCA)研究中评估的所有树脂均涉及成型应用中使用的类型。具体来说,环氧树脂系统是VARTM风叶片生产中使用的类型。树脂系统代表配制的树脂系统,包括任何必需的固化硬化剂或催化剂。敏感性范围是聚氨酯,乙烯基酯和环氧系统的基于文献综述和Sphera Solutions,Inc。的数据。
问题虽然热塑性材料广泛应用于增材制造 (AM),并已显示出强度高、重量轻和生产成本相对较低等优势,但它们也具有某些缺点,例如熔化温度较低以及在长期应力负荷下容易拉伸和变弱。由于熔丝制造 (FFF) 和熔粒制造 (FGF) 等方法只能处理热塑性材料,因此迫切需要开发新的挤出方法来处理具有低热膨胀系数 (CTE) 的热固化热固性材料,以用于高强度和高温应用。即使是当今最先进的打印机产品也存在差距,禁止使用工业和军事相关应用中常见的高级热固性复合材料。
1。简介选择性激光烧结(SLS)是一种添加剂制造(AM)技术,它通过使用激光在每个计算机辅助设计(CAD)文件的切片中使用激光在粉末状聚合物材料的床上选择性地融化3D模型(图。1a)。SLS的常用聚合物是多酰胺11和12粉,使用温度范围为150-185°C [1-2]。Recently semi-crystalline PEEK of varied LS-grade powders with a melting temperature (T m ) of 343-370°C, were heated up to 380°C to be manufactured into 3D objects by a more elaborate high temperature laser sintering (HT-LS) machine and process, affording PEEK components with a glass transition temperature (T g ) of 150°C [3-4].然而,与传统处理的材料相比,这些热塑性聚合物构建的3D物体的强度通常很弱,这是因为它们由AM加工产生的固有较高的孔隙率以及在Z方向上缺乏聚合物链间连接。因此,对于250-300°C的热固性聚合物开发激光烧结过程至关重要,对航空应用使用能力。最近,将热固性二甲酰亚胺树脂与热导电碳微气泡混合在一起,以提高其激光可吸收性以成功激光烧结[5]。为了克服树脂的低粘度,标准的RTM370树脂在300°C进一步加热2-3小时,以通过促进链扩展,同时仍保持融化融化性处理性,从而提高粘度,从而避免在树脂内部反应性PEPA端盖进行广泛的交联。Initially we have attempted to print a melt-processable RTM370 thermoset polyimide oligomer powder terminated with reactive phenylethynylphthalic (PEPA) endcaps by laser sintering into a 3D objects [6], but soon realized the viscosity of the material originally developed for resin transfer molding (RTM) was too low, and the laser seemed only melted the resin without固化反应性PEPA端盖,从而导致带有空隙的标本。进一步上演的RTM370能够以LS的完整性进行3D打印样品(图1b)。
摘要我们通过粗粒分子动力学模拟分析了每个硬汉形状记忆聚合物(TSMP)的交联部分和每个硬汉形状记忆聚合物(TSMP)的应力恢复和拓扑的功能位点数量的影响。通过操纵与每个硬质反应的独特环氧树脂的数量来系统地改变交联网络的质量后,我们发现两种指纹与TSMPS的应力恢复非常相关。这些指纹是连接到两个不同硬化分子的环氧分子的比例,是系统中最大或主要网络的一部分的分子的比例。他们的产品可以用作拓扑评分(S TOPO)来量化网络的拓扑特征。在分析应力恢复与S TOPO的函数时,我们发现S TOPO与恢复应力之间存在很强的相关性。此外,我们观察到,尽管较高的交联部分确实会导致更高的压力恢复,但仍然存在许多例外。高功能硬化剂在相似的S topo处倾向于表现出更高的应力恢复,尤其是在高(> 0.65)的topo处。这些结果表明,增加每个硬化分子的功能位点的数量,结合使用诸如半批量单体添加的方法改善网络拓扑结合,可以改善TSMPS的应力恢复。
摘要:迫切需要找到可持续的方法来生产不含双酚 A 的高性能热固性材料,用于太空或航空航天领域等特定应用。在本研究中,选择了芳香族三环氧物三(4-羟基苯基)甲烷三缩水甘油醚 (THPMTGE),通过与酸酐共聚来生成高交联网络。事实上,制备的热固性材料的凝胶含量 (GC) 约为 99.9%,玻璃化转变值介于 167–196 ◦ C 之间。通过 DMA 分析检查的热机械性能表明材料非常坚硬,E ′ 约为 3–3.5 GPa。热固性材料的刚性由杨氏模量值确认,杨氏模量值介于 1.25–1.31 GPa 之间,断裂伸长率约为 4–5%,拉伸应力约为 35–45 MPa。 TGA 分析强调了非常好的热稳定性,优于 340 ◦ C。还评估了极限氧指数 ( LOI ) 参数,显示了具有良好阻燃性能的新材料的开发。
聚醚醚酮 (PEEK) 可直接打印成高性能部件。[1–5] 然而,仍有大量材料难以适应 3D 打印。例如,热固化的热固性材料(如环氧树脂和有机硅)因其机械性能、耐化学性和热稳定性的结合而广泛应用于许多应用中。[6] 然而,这些聚合物通常是双部分系统,必须混合,然后需要几分钟到几小时才能交联并完全固化。这些热固性材料会长时间保持液态,因此很难进行高保真度的 3D 打印,因为它们会流动并且不会保持其预期的几何形状。基于挤出的直接油墨书写 (DIW) 已经成功打印了环氧树脂和有机硅等热固性材料,但通常需要修改油墨成分和流变性以使其具有触变性,或使已经具有触变性,以允许在空气中打印。 [7,8] 此外,DIW 面临着与相关熔融沉积成型 (FDM) 类型方法相同的几何约束,例如悬垂结构和独立结构如果不使用支撑材料则难以打印。这些对可用于 3D 打印的材料和几何形状的限制严重限制了使用慢固化液体预聚物和软材料制造部件的复杂性。自由形式可逆嵌入 (FRE) 3D 打印是一种最近开发的技术,用于打印软质和液体材料并克服了这些挑战。[9] FRE 和相关的嵌入式 3D 打印技术首次由 Feinberg 和 Angelini 团队于 2015 年在不同的论文中描述,涉及将预聚物挤压到具有屈服应力的微凝胶基支撑浴中。 [10,11] 与将细丝挤出到平台上的典型 FDM 方法不同,在 FRE 中,所选材料(通常称为墨水)直接挤出到支撑槽中并固定到位,直到固化。支撑槽还大大减少了重力的影响,并且通常不需要任何额外的打印支撑结构。尽管有这些优势,但 FRE 工艺仍然存在独特的挑战
聚合物基复合材料 (PMC) 因其优良的性能和较高的强度重量比而广泛应用于风能行业的主要承重部件[1]。然而,制造这种复合材料仍然是一项艰巨的任务。随着固化的进行,成分基质的化学流变和热机械性能会发生变化。化学收缩、放热产热和成分材料性能不匹配等多种多物理现象进一步影响原位基质响应,并导致制造过程中残余应力的积累、变形和损坏[2-9]。这些残余应力对复合材料性能的改变程度尚不完全清楚。基于准确而全面的材料表征的过程建模模拟可以填补这一知识空白。由此产生的过程模型可用于优化复合材料制造,以提高风能应用复合部件的性能。过程建模利用强大的计算分析工具,能够准确预测复合材料在受到各种热机械载荷时的微尺度响应[2-8,10-16]。许多基于航空级复合材料的计算研究报告了现象学和本构关系,以预测基质固化的演变[17],估计工艺引起的残余应力产生[18-27],并评估其对加工复合材料性能的影响[3-6、8、10、11、28]。然而,由于缺乏完整的固化和温度相关材料属性数据集,此类研究通常依赖室温数据或采用确定性基质属性进行分析。因此,
过去十年,增材制造(又称光聚合 3D 打印)取得了显著进步,使修复牙科的数字化制造成为可能。[1] 如今,3D 打印在牙科领域的应用包括牙科模型、手术导板、透明矫正器、夜间护齿器和夹板。[2,3] 构建精度和资源效率都得到了提高。[4] 立体光刻、数字光处理 (DLP) 和连续液体界面生产等现代 3D 打印技术利用了光聚合,并使用在紫外线照射下发生自由基链增长聚合的树脂。[1] 通常,将不同的光反应性(甲基)丙烯酸酯单体混合在一起形成配方,以定制材料特性。[5] 低树脂粘度(0.1 和 1.3 Pa s)是光聚合 3D 打印应用的主要要求,而光喷射需要的粘度甚至更低,约为 0.01 Pa s。通常会添加反应性稀释剂来降低配方的粘度。[6] 此外,为了设计机械性能,还会使用(甲基)丙烯酸酯功能低聚物。它们可分为三大类,即聚酯(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸低聚聚氨酯和环氧丙烯酸酯。[7] 配方中经常含有双酚 A (BPA) 衍生物,例如 2,2-双[4-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧丙基)-苯基]丙烷,也称为双酚 A 甲基丙烯酸缩水甘油酯 (BisGMA)。加入基于 BPA 的刚性芳香族结构可使材料具有高刚度和高玻璃化转变温度,而 BisGMA 的侧链羟基可使其对玻璃、骨骼或牙釉质表面具有良好的粘附性。[8] 这些特性,再加上低固化收缩率,使得 BisGMA 广泛应用于牙科修复材料和热固性材料中。 [9] 尽管如此,使用双酚 A 基树脂也应受到严格审查,因为一些结果表明,双酚 A 的释放要么来自单体杂质,要么来自聚合物降解。[10] 由于 BPA 具有类似雌激素的特性,因此使用基于 BPA 的树脂