{"id":5128,"date":"2022-03-10T14:19:51","date_gmt":"2022-03-10T14:19:51","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangchemical.com\/?p=5128"},"modified":"2026-04-28T10:41:57","modified_gmt":"2026-04-28T10:41:57","slug":"acrylics-in-3d-printing","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangchemical.com\/pt\/acrylics-in-3d-printing\/","title":{"rendered":"Pesquisa sobre a aplica\u00e7\u00e3o de acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua hiperbranqueado na impress\u00e3o 3D"},"content":{"rendered":"

Pesquisa sobre a aplica\u00e7\u00e3o de acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua hiperbranqueado na impress\u00e3o 3D<\/strong><\/h1>\n

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Quick answer:<\/strong> For UV monomer and resin selection, the key commercial question is not \u201cwhich material is best in general\u201d but \u201cwhich package delivers the right balance of flow, cure, adhesion, and durability in the real application.\u201d<\/p>\n

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Tecnologia de cura por luz ultravioleta (UV)<\/a> \u00e9 uma nova tecnologia de alta efici\u00eancia, com economia de energia e ecologicamente correta, desenvolvida na d\u00e9cada de 1960. Taxa de crescimento anual de % a 15%. Em compara\u00e7\u00e3o com os revestimentos tradicionais de secagem natural ou cura t\u00e9rmica, os revestimentos de cura por luz t\u00eam as vantagens de velocidade de cura r\u00e1pida, economia de energia, excelente desempenho do filme e ampla aplica\u00e7\u00e3o em substratos. Entre os materiais usados na tecnologia de cura por UV, o acrilato de poliuretano (PUA) tem excelentes propriedades abrangentes. Trata-se de uma resina fotossens\u00edvel amplamente utilizada e estudada atualmente. Possui alta ades\u00e3o e alta resist\u00eancia ao desgaste da resina de poliuretano e tem \u00e1cido acr\u00edlico. A resina tem resist\u00eancia \u00e0 \u00e1gua quente e fria, resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o e boa flexibilidade. Entre eles, o acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua e o WPUA t\u00eam as vantagens de excelentes propriedades mec\u00e2nicas, seguran\u00e7a e confiabilidade, boa compatibilidade e aus\u00eancia de polui\u00e7\u00e3o. No entanto, o PUA \u00e0 base de \u00e1gua resulta em baixa resist\u00eancia \u00e0 \u00e1gua, propriedades mec\u00e2nicas reduzidas e propriedades \u00f3pticas ruins. Portanto, ele deve ser dilu\u00eddo com mon\u00f4meros ativos antes do uso para ajustar sua viscosidade e melhorar a fluidez. Embora os diluentes ativos tenham baixa volatilidade, eles s\u00e3o prejudiciais ao meio ambiente. A polui\u00e7\u00e3o \u00e9 pequena e ela se torna parte do filme de revestimento ap\u00f3s a cura, mas tem um odor forte, \u00e9 irritante para a pele e para o sistema respirat\u00f3rio e tem um impacto negativo na seguran\u00e7a, na higiene e no desempenho de longo prazo do produto. Essas defici\u00eancias tamb\u00e9m impedem a aplica\u00e7\u00e3o do WPUA em v\u00e1rios setores. promo\u00e7\u00e3o e aplica\u00e7\u00e3o no campo. Portanto, o aprimoramento do acrilato de uretano \u00e0 base de \u00e1gua \u00e9 de grande import\u00e2ncia, entre os quais a modifica\u00e7\u00e3o hiperbranqueada \u00e9 a atual dire\u00e7\u00e3o de desenvolvimento.<\/p>\n

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Foram realizados muitos estudos sobre a s\u00edntese e a aplica\u00e7\u00e3o de poliuretanos hiperbranqueados. Johansson et al. sintetizaram uma s\u00e9rie de acrilatos de poliuretano hiperbranqueados. Esses pol\u00edmeros multibranqueados t\u00eam baixa viscosidade, alta solubilidade, cura r\u00e1pida pela luz e boa estabilidade t\u00e9rmica, al\u00e9m de outras vantagens, podem evitar ou reduzir o uso de diluentes reativos e essas caracter\u00edsticas fazem com que tenham muitas vantagens na aplica\u00e7\u00e3o de revestimentos cur\u00e1veis por UV. Asif et al. sintetizaram uma s\u00e9rie de novos acrilatos de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua hiperbranqueados com boa estabilidade t\u00e9rmica e baixa viscosidade, introduzindo alguns dos grupos hidroxila no poli\u00e9ster hiperbranqueado nos grupos \u00e1cidos do acrilato. A modifica\u00e7\u00e3o hiperbranqueada do WPUA confere ao WUPA melhores propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas e propriedades mec\u00e2nicas, que podem ser mais bem aplicadas \u00e0 impress\u00e3o 3D de fotocura.<\/p>\n

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1 Modifica\u00e7\u00e3o hiperbranqueada de acrilatos de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua<\/p>\n

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1.1 Estrutura e propriedades dos pol\u00edmeros hiperbranqueados<\/p>\n

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1.1.1 Defini\u00e7\u00e3o e introdu\u00e7\u00e3o<\/p>\n

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Os pol\u00edmeros hiperbranqueados podem ser descritos simplesmente como pol\u00edmeros com uma estrutura altamente ramificada, que \u00e9 diferente dos pol\u00edmeros ramificados e dos dendr\u00edmeros. Ou seja, seu grau de ramifica\u00e7\u00e3o \u00e9 maior do que o do pol\u00edmero ramificado e menor do que o do dendr\u00edmero.<\/p>\n

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Assim como os dendr\u00edmeros, os pol\u00edmeros hiperbranqueados s\u00e3o rea\u00e7\u00f5es que introduzem dois ou mais grupos ativos em locais ativos potencialmente ramificados em cada unidade de repeti\u00e7\u00e3o, mas a diferen\u00e7a \u00e9: os pol\u00edmeros hiperbranqueados s\u00e3o mais dispersos, nem toda unidade de repeti\u00e7\u00e3o est\u00e1 totalmente envolvida na rea\u00e7\u00e3o, enquanto os dendr\u00edmeros t\u00eam uma estrutura regular e monodispersa. Os pol\u00edmeros dendr\u00edticos t\u00eam uma estrutura completa, portanto, precisam ser sintetizados por meio de rea\u00e7\u00f5es complexas e precisas em v\u00e1rias etapas, e cada etapa precisa ser separada e purificada, portanto, o custo \u00e9 muito alto, o que n\u00e3o favorece a produ\u00e7\u00e3o industrializada. Por outro lado, os pol\u00edmeros hiperbranqueados podem ser sintetizados pelo \"m\u00e9todo de uma etapa\" ou pelo \"m\u00e9todo de quase uma etapa\", n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1ria nenhuma purifica\u00e7\u00e3o ou pouca purifica\u00e7\u00e3o durante o processo de rea\u00e7\u00e3o, o processo de produ\u00e7\u00e3o \u00e9 simples, o pre\u00e7o \u00e9 barato e suas propriedades s\u00e3o semelhantes \u00e0s do dendr\u00edmero. Os pol\u00edmeros s\u00e3o semelhantes, portanto, t\u00eam grande potencial em aplica\u00e7\u00f5es industriais.<\/p>\n

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De acordo com as caracter\u00edsticas estruturais dos mon\u00f4meros sint\u00e9ticos, de modo geral, os m\u00e9todos de s\u00edntese de pol\u00edmeros hiperbranqueados podem ser divididos nas tr\u00eas categorias a seguir: \u2460 polimeriza\u00e7\u00e3o de autocondensa\u00e7\u00e3o de mon\u00f4mero do tipo ABx(x>1); \u2461 polimeriza\u00e7\u00e3o de abertura de anel multibranqueada; \u2462 polimeriza\u00e7\u00e3o de vinil de autocondensa\u00e7\u00e3o. Algumas pessoas tamb\u00e9m consideram o m\u00e9todo de pol\u00edmero hiper ramificado obtido pela copolimeriza\u00e7\u00e3o de v\u00e1rios mon\u00f4meros funcionais (como a copolimeriza\u00e7\u00e3o de mon\u00f4meros A2 B3) como uma classe separada, que \u00e9 chamada de m\u00e9todo de copolimeriza\u00e7\u00e3o de mon\u00f4meros multifuncionais. Entre os m\u00e9todos acima, a polimeriza\u00e7\u00e3o de autocondensa\u00e7\u00e3o in vivo do mon\u00f4mero do tipo AB2 e a polimeriza\u00e7\u00e3o de abertura de anel com v\u00e1rias ramifica\u00e7\u00f5es foram mais estudadas e aplicadas. Atualmente, as pessoas sintetizaram poli\u00e9steres hiperbranqueados, poli\u00e9teres hiperbranqueados, poliamidas hiperbranqueadas, poliuretanos hiperbranqueados e outros pol\u00edmeros hiperbranqueados usando os m\u00e9todos acima. Entre eles, o poli\u00e9ster hiperbranqueado \u00e9 um dos membros mais importantes da fam\u00edlia de pol\u00edmeros hiperbranqueados. Ele tem s\u00edntese precoce, tecnologia madura e forte aplicabilidade, e \u00e9 o \u00fanico produto com produ\u00e7\u00e3o industrial em escala piloto. A s\u00e9rie de filamentos de impress\u00e3o 3D modificados por macromol\u00e9culas s\u00e3o seus representantes t\u00edpicos.<\/p>\n

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1.1.2 Estrutura e caracter\u00edsticas<\/p>\n

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Semelhante ao poli\u00e9ster linear tradicional, o segmento principal da mol\u00e9cula do poli\u00e9ster hiperbranqueado tamb\u00e9m \u00e9 um grupo \u00e9ster (-COO-), mas, em compara\u00e7\u00e3o com o poli\u00e9ster linear tradicional, o poli\u00e9ster hiperbranqueado tem uma estrutura altamente ramificada, h\u00e1 cavidades moleculares, um grande n\u00famero de grupos funcionais de grupos terminais e outras caracter\u00edsticas estruturais<\/p>\n

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As caracter\u00edsticas estruturais acima fazem com que os poli\u00e9steres hiperbranqueados tenham algumas caracter\u00edsticas que os poli\u00e9steres lineares n\u00e3o t\u00eam, que est\u00e3o resumidas a seguir:<\/p>\n

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(1) Boa fluidez e baixa viscosidade<\/p>\n

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De modo geral, apenas fluidos moleculares pequenos podem ser considerados fluidos newtonianos. Em compara\u00e7\u00e3o com os poli\u00e9steres lineares, os poli\u00e9steres hiperbranqueados t\u00eam uma estrutura molecular mais compacta e uma estrutura tridimensional semelhante a uma esfera, de modo que geralmente apresentam comportamento de fluido newtoniano.<\/p>\n

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(2) N\u00e3o \u00e9 f\u00e1cil de cristalizar e tem boas propriedades de forma\u00e7\u00e3o de filme<\/p>\n

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Os segmentos flex\u00edveis e os grupos carbon\u00edlicos polares contidos nos poli\u00e9steres lineares tornam alguns poli\u00e9steres lineares f\u00e1ceis de cristalizar, como o PET, o PBT etc. Devido \u00e0 estrutura altamente ramificada do poli\u00e9ster hiperbranqueado, o grau de arranjo regular das cadeias moleculares \u00e9 bastante reduzido, reduzindo significativamente suas propriedades cristalinas. Essa caracter\u00edstica do poli\u00e9ster hiperbranqueado \u00e9 muito importante para aplica\u00e7\u00f5es que exigem alta transpar\u00eancia. Al\u00e9m disso, os pol\u00edmeros hiperbranqueados tamb\u00e9m facilitam a forma\u00e7\u00e3o de filmes devido \u00e0s suas boas propriedades de fluxo.<\/p>\n

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(3) Versatilidade e alta reatividade<\/p>\n

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O grande n\u00famero de grupos funcionais presentes na extremidade do poli\u00e9ster hiperbranqueado pode ser de diferentes tipos, como hidroxila, carboxila etc., o que, por si s\u00f3, torna o poli\u00e9ster hiperbranqueado adequado para diferentes aplica\u00e7\u00f5es. Al\u00e9m disso, a maioria desses grupos funcionais tem alta reatividade, e novos tipos de poli\u00e9steres hiperbranqueados podem ser obtidos modificando-se e modificando-se esses grupos funcionais terminais, o que amplia ainda mais a aplica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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(4) Boa solubilidade<\/p>\n

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Em geral, \u00e9 dif\u00edcil dissolver o poli\u00e9ster linear em solventes tradicionais devido ao seu peso molecular geralmente alto e ao s\u00e9rio emaranhamento das cadeias moleculares. No caso dos poli\u00e9steres hiperbranqueados, devido \u00e0 introdu\u00e7\u00e3o de uma estrutura altamente ramificada, com o mesmo peso molecular, a solubilidade em solventes org\u00e2nicos melhora significativamente.<\/p>\n

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(5) Boa resist\u00eancia a intemp\u00e9ries<\/p>\n

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Os poli\u00e9steres lineares tradicionais geralmente apresentam forte sensibilidade \u00e0 \u00e1gua, f\u00e1cil hidr\u00f3lise e baixa resist\u00eancia a intemp\u00e9ries devido \u00e0 f\u00e1cil exposi\u00e7\u00e3o dos grupos \u00e9ster na cadeia molecular ao ar. A estrutura hiperbranqueada do poli\u00e9ster hiperbranqueado pode incorporar o grupo \u00e9ster na cadeia molecular, impedindo efetivamente que o grupo \u00e9ster entre em contato direto com a umidade do ar, reduzindo assim a probabilidade de hidr\u00f3lise.<\/p>\n

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Devido \u00e0 exist\u00eancia dessas caracter\u00edsticas, o uso de pol\u00edmeros hiperbranqueados em sistemas de acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua cur\u00e1veis por UV pode aumentar efetivamente o teor de liga\u00e7\u00e3o dupla do sistema, melhorando assim a taxa de cura por UV, bem como as propriedades mec\u00e2nicas do filme curado; por outro lado, ao mesmo tempo em que o teor de s\u00f3lidos, a viscosidade do sistema pode ser significativamente reduzida, o que \u00e9 ben\u00e9fico para a constru\u00e7\u00e3o e economiza o consumo de energia.<\/p>\n

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1.2 Modifica\u00e7\u00e3o hiperbranqueada de acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua<\/p>\n

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Ainda h\u00e1 muitos relatos de resinas hiperbranqueadas usadas em sistemas UV, e uma an\u00e1lise de Chattopadhyay e Raju publicada na Progress in Polymer Science em 2007 apresenta um bom resumo. Mas suas aplica\u00e7\u00f5es em sistemas de cura UV \u00e0 base de \u00e1gua s\u00e3o poucas e distantes entre si. O trabalho realizado pela professora Shi Wenfang da Universidade de Ci\u00eancia e Tecnologia da China e seu aluno de doutorado Asif \u00e9 um dos representantes.<\/p>\n

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Asif et al. primeiro modificaram os grupos hidroxila terminais da resina hiperbranqueada Boltorn de segunda gera\u00e7\u00e3o com anidrido succ\u00ednico e, em seguida, adicionaram metacrilato de glicidila gota a gota ao produto modificado acima para preparar um produto com uma estrutura de \u00e1cido acr\u00edlico no final e, em seguida, adicionaram metacrilato de glicidila ao produto modificado acima. Um sistema de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua cur\u00e1vel por UV foi obtido ap\u00f3s as etapas de neutraliza\u00e7\u00e3o e dispers\u00e3o de \u00e1gua. Eles descobriram que quanto maior o teor de estrutura semelhante a sal na estrutura, melhor a solubilidade em \u00e1gua. A adi\u00e7\u00e3o de uma pequena quantidade de \u00e1gua ou o aumento da temperatura pode fazer com que a viscosidade do sistema diminua rapidamente. Al\u00e9m disso, na presen\u00e7a de fotoiniciadores, a taxa de cura por UV apresentou uma tend\u00eancia de crescimento com o aumento do conte\u00fado de grupos acr\u00edlicos na estrutura. Asif et al. tamb\u00e9m realizaram uma modifica\u00e7\u00e3o semelhante no poli\u00e9ster hiperbranqueado sintetizado e descobriram que a viscosidade do sistema WPUA com estrutura hiperbranqueada era muito menor do que a do produto comercial de poliuretano linear \u00e0 base de \u00e1gua EB 2002. A densidade de reticula\u00e7\u00e3o e a estabilidade t\u00e9rmica t\u00eam grande influ\u00eancia.<\/p>\n

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No sistema de revestimento \u00e0 base de \u00e1gua com cura UV, o fotoiniciador \u00e9 geralmente sol\u00favel em \u00f3leo e tem baixa compatibilidade com o sistema \u00e0 base de \u00e1gua, resultando em baixa velocidade de cura e efeito de cura ruim. Por outro lado, os fotoiniciadores de mol\u00e9culas pequenas geralmente n\u00e3o s\u00e3o totalmente consumidos durante o processo de cura e permanecem no filme curado ou migram para a superf\u00edcie do filme curado, afetando suas propriedades mec\u00e2nicas. Com esse objetivo, Chen Mengru et al. enxertaram grupos acrilo\u00edlicos, grupos carbox\u00edlicos e grupos fotossens\u00edveis nas extremidades de poli\u00e9steres hiperbranqueados por meio de m\u00e9todos de modifica\u00e7\u00e3o qu\u00edmica para obter poli\u00e9steres hiperbranqueados \u00e0 base de \u00e1gua cur\u00e1veis por UV contendo grupos fotossens\u00edveis. O sistema de agentes foi comparado. Os resultados mostram que o sistema pode atuar como um iniciador macromolecular para iniciar e curar revestimentos \u00e0 base de \u00e1gua sem a adi\u00e7\u00e3o de fotoiniciadores, e o efeito de inicia\u00e7\u00e3o \u00e9 melhor do que o dos revestimentos tradicionais \u00e0 base de \u00e1gua cur\u00e1veis por UV com iniciadores moleculares pequenos.<\/p>\n

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2 Aplica\u00e7\u00e3o de acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua hiperbranqueado<\/p>\n

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2.1 Resina fotossens\u00edvel para impress\u00e3o 3D de cura por luz<\/p>\n

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A resina fotossens\u00edvel para impress\u00e3o 3D de cura por luz precisa ser pulverizada em alta temperatura e curada em temperatura ambiente, al\u00e9m de ter certos requisitos de viscosidade. Al\u00e9m disso, a resina precisa ter baixa volatilidade, bom jato e reologia, sem sedimenta\u00e7\u00e3o, fen\u00f4meno de bloqueio e cura. Depois disso, \u00e9 necess\u00e1rio que a resina tenha alta precis\u00e3o e boas propriedades mec\u00e2nicas. Portanto, \u00e9 muito importante para o desenvolvimento da tecnologia de impress\u00e3o 3D fazer uso total das caracter\u00edsticas de v\u00e1rias resinas fotossens\u00edveis, dominar as propriedades das resinas e melhorar o desempenho dos produtos de impress\u00e3o 3D modificando as resinas.<\/p>\n

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Diferentes resinas fotossens\u00edveis t\u00eam diferentes propriedades e diferentes faixas de aplica\u00e7\u00e3o. Antes do uso, \u00e9 necess\u00e1rio considerar de forma abrangente se as propriedades da resina fotossens\u00edvel (como viscosidade, encolhimento, dureza, estabilidade qu\u00edmica etc.) s\u00e3o adequadas para a tecnologia de impress\u00e3o 3D. Em caso de defici\u00eancias, tente modific\u00e1-la por m\u00e9todos f\u00edsicos ou qu\u00edmicos para torn\u00e1-la adequada para a impress\u00e3o 3D. O desempenho do produto n\u00e3o \u00e9 afetado significativamente. Atualmente, ainda h\u00e1 muito espa\u00e7o de pesquisa e desenvolvimento para a modifica\u00e7\u00e3o de resinas fotossens\u00edveis. Al\u00e9m disso, algumas resinas fotossens\u00edveis podem ter mais de um m\u00e9todo de s\u00edntese, e o m\u00e9todo de s\u00edntese mais adequado deve ser selecionado com base em fatores como consumo de energia, pre\u00e7o, prote\u00e7\u00e3o ambiental, viabilidade e condi\u00e7\u00f5es operacionais reais.<\/p>\n

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O acrilato de poliuretano tem boa flexibilidade, alta resist\u00eancia ao desgaste, forte ades\u00e3o e boas propriedades \u00f3pticas, mas o desempenho abrangente do acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua usado para produzir produtos ecologicamente corretos n\u00e3o \u00e9 o ideal, o que afeta sua escala de uso, a estabilidade da colora\u00e7\u00e3o da resina, a viscosidade, a resist\u00eancia, a dureza, a hidrofobicidade, a hidrofilicidade, a estabilidade t\u00e9rmica etc., tudo isso precisa ser aprimorado por meio da modifica\u00e7\u00e3o da estrutura molecular. A modifica\u00e7\u00e3o hiperbranqueada do acrilato de poliuretano \u00e0 base de \u00e1gua pode reduzir significativamente a viscosidade e a tens\u00e3o superficial da resina, aumentar a solubilidade, o desempenho de forma\u00e7\u00e3o de filme, a flexibilidade da resina em baixas temperaturas, reduzir a aplica\u00e7\u00e3o de diluentes org\u00e2nicos e ser ben\u00e9fica para a prote\u00e7\u00e3o do meio ambiente. Melhorar a aplica\u00e7\u00e3o da resina fotossens\u00edvel de acrilato de uretano \u00e0 base de \u00e1gua na impress\u00e3o 3D \u00e9 de grande import\u00e2ncia para a modifica\u00e7\u00e3o hiperbranqueada da resina fotossens\u00edvel de acrilato de uretano \u00e0 base de \u00e1gua.<\/p>\n

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A pesquisa sobre resinas fotossens\u00edveis para impress\u00e3o 3D de fotocura no pa\u00eds e no exterior se concentra principalmente em:<\/p>\n