光固化阴离子型氰基丙烯酸酯3D打印技术

《ACS Applied Polymer Materials》：Light-Curing Anionic 3D Printing of Cyanoacrylates

光固化氰基丙烯酸酯首次实现阴离子3D打印，通过DLP、ACLIP和体积式打印技术，展示了无氧抑制、低LED辐照快速后处理、热塑性聚合物及极快传播常数等优势，但需定制打印机避免反应问题。实验分辨率达500μm且无需染料，并建立自由基促进阴离子聚合（FRPAP）机制，为光固化3D打印提供新路径。

　　

光固化氰基丙烯酸酯最初是为构建三维（3D）物体而提出的。在概念验证实验中展示了多种打印技术：数字光处理（DLP）、阴离子连续液相界面聚合（ACLIP）和体积式3D打印。据我们所知，这是首次利用光诱导实现氰基丙烯酸酯的阴离子3D打印。这种树脂的主要独特优势包括：(i) 无粘性聚合物（不受氧气抑制），(ii) 采用低辐照度LED进行快速后处理，(iii) 热塑性聚合物而非常见的热固性聚合物，以及 (iv) 极快的反应速率。缺点是打印机需要经过定制以避免在体积光固化（VAT）过程中发生反应——这突显了打印机制造商之间合作的必要性。在不使用遮光染料的情况下，已实现z轴方向500微米的打印分辨率。本文为光固化阴离子3D打印技术的发展奠定了基础。此外，通过比色法、实时傅里叶变换红外光谱（FTIR）实验以及量子力学计算，研究了相关的化学机制。提出了一种将自由基转化为阴离子引发物种的转化机制：自由基促进的阴离子聚合（FRPAP），该机制能够在温和条件下高效固化氰基丙烯酸酯。