Использование фотополимеризуемой композиции на основе смеси акрилатов в качестве связующего для DLP 3D печати горючих материалов

doi:10.17223/24135542/35/6

Эндаумент фонд ТГУ!
Впиши своё имя в историю университета
- Сделать пожертвование -

Add to "Quick Collection"

Description	Size	Format
Использование фотополимеризуемой композиции на основе смеси акрилатов в качестве связующего для DLP 3D печати горючих материалов	699 KB	Adobe Acrobat PDF	Read	Download
DOI Доступ к ресурсу на сайте издателя			10.17223/24135542/35/6

#твердые горючие материалы

#аддитивные технологии

Title: Использование фотополимеризуемой композиции на основе смеси акрилатов в качестве связующего для DLP 3D печати горючих материалов
Creator: Дубкова, Яна Александровна
|
Ткачев, Дмитрий Александрович
|
Верхошанский, Янис Юрьевич
|
Бельчиков, Иван Алексеевич
|
Жуков, Александр Степанович
Date: 2024
DOI: 10.17223/24135542/35/6
Description: Рассматривается вопрос принципиальной возможности формирования геометрии изделий на основе высокоэнергетических материалов (ВЭМ) с использованием метода проекционной стереолитографии (DLP). Метод основан на послойной УФ-инициированной полимеризации исходного жидкого материала согласно заданной геометрии. Технология обеспечивает высокие показатели точности и скорости печати, при этом исключает нагрев и сухое трение исходного материала, что обусловливает перспективу его применения для формирования геометрии изделий на основе высокоэнергетических композиций. В работе для экспериментальной апробации данной гипотезы получены суспензии с использованием УФ-полимеризуемой смолы на основе уретандиметакрилата, выступающей в качестве связующего, в которую были введены в количестве от 50 до 70 мас. % высокоэнергетические порошковые наполнители в виде окислителей: перхлората аммония (ПХА) и нитрата аммония (НА), по отдельности и в различном массовом соотношении ПХА : НА 50:50 и 30:70. Согласно проведенным исследованиям, динамическая вязкость суспензий с введением порошкового материала в количестве 50 мас. % кратно возрастает относительно исходной ненаполненной УФ-полимеризуемой смолы, с 0,5 Па·с, вплоть до 800 Па·с и более. Изучена принципиальная возможность полимеризации полученных суспензий, содержащих до 70 мас. % твердой фазы, и получены численные значения, характеризующие критическую энергию, необходимую для инициации реакции полимеризации, и проницаемость материала для УФ-излучения. Так, значения критической энергии (Ec) для полученных суспензий составили от 0,33 до 2,86 мДж/см2, что обеспечивает возможность их использования в технологии DLP 3D печати. При этом установлено, что проницаемость (Dp) суспензий УФ-излучением с введением ПХА повышается от 144 до 426 для композиций на основе НА и ПХА соответственно, что объясняется тем, что частицы ПХА в отличие от НА являются прозрачными для УФ-излучения. На основе полученных суспензий методом 3D печати сформированы объемные образцы с равномерной структурой, представленной частицами окислителя, распределенными в объеме полимерной матрицы. Результаты термогравиметрических исследований свидетельствуют, что добавление НА в состав приводит к смещению начала термического разложения в области более низких температур, однако окислительный потенциал НА недостаточен для полного разложения полимерного связующего в отличие от ПХА, при введении которого возможно обеспечить полное термическое разложение полимеризованной композиции. В результате исследования процессов горения выявлено, что образцы с добавлением НА не поддерживают горение при давлении 0,1 МПа, но горят при повышенных давлениях (до 6 МПа) со скоростью до 2,44 мм/с, что подтверждает недостаточную окислительную способности НА. Образцы состава 70 мас. % ПХА с добавлением 30 мас. % УФ-полимеризуемого связующего поддерживают горение при давлении 0,1 МПа со скоростью ~ 1 мм/с. При этом с повышением давления до 6 МПа скорость горения возрастает до 4,76 мм/с. Представленные в работе результаты в совокупности подтверждают перспективу применения аддитивного метода DLP 3D печати для изготовления изделий на основе ВЭМ. При этом показано, что перхлорат аммония является более перспективным окислителем для применения в 3D печати по сравнению с нитратом аммония.