УДК 004.356:612.014.462
DOI: https://doi.org/10.52540/2074-9457.2022.4.75
А. Я. Ефремова, М. Л. Пивовар, М. Н. Сабодина
ИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ФОТОПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет, г. Витебск, Республика Беларусь
Статья посвящена изучению свойств фотополимерных смол, используемых для 3D-печати. Методом исследования являлось моделирование процесса контакта изделий, напечатанных на фотополимерном 3D-принтере из фотополимерных смол 4 марок, с буферными растворами с pH от 3 до 12 и 26 растворителями различных классов органических соединений. Описаны изменения внешнего вида и свойств исследуемых материалов при воздействии различных органических растворителей и буферных растворов. Установлено отклонение по массе готовых изделий в зависимости от выбранной фотополимерной смолы. В буферных растворах наблюдалось снижение механической прочности поверхностных слоев при значениях pH, отличных от нейтрального. При контакте с органическими растворителями зафиксировано изменение поверхностных структур, интенсивное набухание полимера, изменение геометрии объектов, образование коллоидных растворов, в отдельных случаях расслаивание и частичное растворение изделий, что приводит к потере механической прочности и отсутствию устойчивости моделей к приложению изгибающих сил. В результате исследования выявлена утрата функциональных и эксплуатационных свойств фотополимерных материалов, не задокументированная производителем.
Ключевые слова: аддитивные технологии, стереолитография, фотополимерные смолы, полимеризация, аналитическое оборудование, буферные растворы, органические растворители.
SUMMARY
A. Ya. Efremova, M. L. Pivavar, M. N. Sabodina
CHANGE IN OPERATING PROPERTIES OF PHOTOPOLYMER MATERIALS FOR 3D-PRINTING UNDER THE INFLUENCE OF CHEMICAL FACTORS
The article is devoted to the study of photopolymer resins properties used for 3D-printing. The research method was process modelling of the items contact printed on a photopolymer 3D-printer from photopolymer resins of 4 brands using buffer solutions with pH 3-12 and 26 solvents of different classes of organic compounds. The changes in appearance and properties of the materials studied when exposed to various organic solvents and buffer solutions are described. Deviation in the mass of finished items depending on the selected photopolymer resin is determined. Mechanical strength reduction of surface layers at pH values different from neutral in buffer solutions was observed. Change in surface structures, intensive polymer swelling, change in objects geometry, formation of colloidal solutions and in some cases delamination and incomplete dissolution of items resulting in loss of mechanical strength, and absence of model stability to the application of bending forces were recorded in contact with organic solvents. The study revealed loss of functional and operational properties of photopolymer materials not documented by the manufacturer.
Keywords: additive technologies, stereolithography, photopolymer resins, polymerization, analytical equipment, buffer solutions, organic solvents.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беседина, К. С. Применение аддитивных технологий при получении изделий из полимерных материалов (обзор) / К. С. Беседина, Н. А. Лавров, В. В. Барсков // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). – 2018. – № 44. – С. 56–63.
2. Антонова, В. С. Аддитивные технологии: учебное пособие / В. С. Антонова, И. И. Осовская. – Санкт-Петербург : ВШТЭ СПбГУПТД, 2017. – 30 с.
3. Лущекина, Е.В. Обновление приборного парка научных организаций России: проблемы и решения / Е. В. Лущекина // Научное приборостроение. – 2022. – Т. 32, № 3. – С. 41–58.
4. Использование технологий 3D-печати на кафедре токсикологической и аналитической химии / М. Л. Пивовар [и др.] // Достижения фундаментальной, клинической медицины и фармации: материалы 77-ой научной сессии ВГМУ. – 2022. – С. 239–241.
5. Малаев, И. А. Аддитивные технологии: применение в медицине и фармации / И. А. Малаев, М. Л. Пивовар // Вестник фармации. – 2019. –Т.84, № 2. – С. 98–107.
6. Шкуро, А. Е. Технологии и материалы 3D-печати [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А. Е. Шкуро, П. С. Кривоногов. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2017. – 1 электрон. опт. диск (CDROM). Режим доступа: http://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/6617/1/Shkuro.pdf. – Дата доступа: 10.12.2022.
7. Бабкин, О. Э. 3D макетирование: технологии, оборудование, материалы / О. Э. Бабкин. – СПб : Издательство СПбГУКиТ, 2013. – 97 с.
8. Ходер, В. Б. Наполненные фотополимерные композиции для 3D-печати методом стереолитографии (обзор) / В. Б. Ходер, Е. И. Кордикова, Г. Н. Дьякова // Труды БГТУ: Сер. 2, Химические технологии, биотехнологии, геоэкология. – 2022. – № 1 (253). – С. 27–32.
REFERENCES
1. Besedina KS, Lavrov NA, Barskov VV. Application of additive technologies in production of articles from polymeric materials (review). Izv S-Peterb gos tekhnolog in-ta (tekhnich un-ta). 2018;(44):56–63. doi: 10.15217/issn1998984-9.2018.44.56. (In Russ.)
2. Antonova VS, Osovskaya II. Additive technologies: ucheb posobie. Sankt-Peterburg, RF: S-Peterb gos un-t prom tekhnologii i dizaina; 2017. 30 s. (In Russ.)
3. Lushchekina EV. Updating the Instrumentation Park of Russian Scientific Organizations: Problems and Solutions. Nauch priborostroenie. 2022;32(3):41–58. (In Russ.)
4. Pivovar ML, Sabodina MN, Efremova AIa, Bogatenok EA. The use of 3D printing technologies at the Department of Toxicological and Analytical Chemistry [Elektronnyi resurs]. V: Shchastnyi AT, redactor. Dostizheniia fundamental'noi, klinicheskoi meditsiny i farmatsii [CD-ROM]. Materialy 77-oi nauch ses VGMU; Vitebsk; 2022 Ianv 26-27. Vitebsk, RB: Vitebskii gos med un-t; 2022. s. 239–41. (In Russ.)
5. Malaev IA, Pivovar ML. Additive technologies: application in medicine and pharmacy. Vest farmatsii. 2019;(2):98–107. (In Russ.)
6. Shkuro AE, Krivonogov PS. 3D printing technologies and materials [Elektronnyi resurs]: ucheb posobie. Ekaterinburg, RF: Ural gos lesotekhnich un-t; 2017. Rezhim dostupa: http://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/6617/1/Shkuro.pdf. Data dostupa: 10.12.2022. (In Russ.)
7. Babkin OE. 3D prototyping: technologies, equipment, materials. Sankt-Peterburg, RF: S-Peterb gos in-t kino i televideniia; 2013. 97 s. (In Russ.)
8. Khoder VB, Kordikova EI, D'iakova GN. Filled photopolymer compositions for 3D printing by stereolitography method (overview). Tr Belorus gos tekhnolog un-ta. Ser 2, Khim tekhnologii, biotekhnologii, geoekologiia. 2022;(1):27–32. doi: 10.52065/2520-2669-2022-253-1-27-32. (In Russ.)
Адрес для корреспонденции:
210009, Республика Беларусь,
г. Витебск, пр. Фрунзе, 27,
УО «Витебский государственный ордена
Дружбы народов медицинский университет»,
кафедра токсикологической
и аналитической химии,
e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.,
Ефремова А. Я.
Поступила 23.12.2022 г.