Pochodzące z roślin wolne żywice fotoinicjatorów jako alternatywy dla fotopolimerów na bazie ropy naftowej

W artykule zatytułowanym "Żywice wolne od fotoinicjatorów, złożone z monomerów pochodzenia roślinnego do optycznego drukowania mikrodruków μ-3D", grupa naukowców omawia ich badania akrylowanego epoksydowanego oleju sojowego (AESO) i mieszanin AESO i dimetakrylanu waniliny (VDM) lub diakrylan waniliny (VDA) jako światłoczułe żywice do optycznego druku 3D bez fotoinicjatora i rozpuszczalnika. Takie naturalne oleje, według naukowców, są jednymi z najlepszych alternatyw dla żywic na bazie ropy naftowej.

Testy utwardzania UV / VIS przeprowadzono na czystym AESO i dwóch seriach żywicznych: AESO / VDM i AESO / VDA. Przeprowadzono również analizę struktury chemicznej, a także ekstrakcję Soxhleta, różnicową kalorymetrię skaningową, analizę termograwimetryczną i testy mechaniczne. Naukowcy eksperymentowali następnie z żywicami przy użyciu litografii 3D z litym laserem.

"Wiadomo, że grupa akrylowa jest bardziej reaktywna niż metakryl" - twierdzą naukowcy. "Wyjaśnia to wzrost okresu indukcji i wartości Tgel podczas łączenia fotosieciowego serii żywic AESO / VDM w porównaniu do AESO. Dodatkowo nachylenie krzywej G 'AESO było bardziej strome niż nachylenie serii żywic AESO / VDM, co wskazuje na szybsze tworzenie się sieci polimerowej [50]. Wysokie wartości G 'wskazują na lepsze właściwości mechaniczne polimerów spowodowane wysoką gęstością wiązań poprzecznych. Zatem wyższe wartości G 'AESO wskazują na wyższą gęstość sieciowań w tym polimerze (pAESO). "

Naukowcy odkryli w swoich eksperymentach, że AESO ma skłonność do tworzenia gęsto usieciowanych polimerów, nawet bez fotoinicjatory. AESO i AESO / VDM1, jak dodają, mogą być "wielkimi kandydatami" jako materiały odnawialne do litografii DLW 3D.

"Przewiduje się, że fotostruktura bez fotoinicjatorów jest korzystna dla dziedzin biomedycyny, mikro- optyka i nanofotonika "kontynuują. "Unikanie toksycznych fotoinicjatorów zwiększa integralność biodegradowalnych rusztowań wzrostu komórek i zmniejsza autofluorescencję podczas wykonywania mikroskopii in vitro lub in vivo. Materiały pochłaniające są szkodliwe dla zastosowania w mikro-optyce i nanofotonice ze względu na ich zmniejszoną odporność optyczną i indukowane straty sygnału. Ponadto zastosowanie materiałów pochodzenia roślinnego w takich technologiach byłoby bardzo korzystne ze względu na ich niską toksyczność, wysoką biodegradowalność i ulepszone opcje recyklingu. Wreszcie zmniejszyłoby zależnośćograniczone i coraz droższe zasoby kopalne, a także emisja gazów cieplarnianych, które są celami Komisji Europejskiej, która zainicjowała strategię "Europa 2020".

Badanie fotoreometrii przeprowadzane w czasie rzeczywistym przez naukowców "ujawniło wyższy wskaźnik łączenie fotokopów czystego akrylowanego epoksydowanego oleju sojowego niż jego mieszaniny z dimetakrylanem waniliny lub diakrylanem waniliny bez fotoinicjatora i rozpuszczalnika. "Dodanie dimetakrylanu waniliny zmniejszyło szybkość wiązania fotokrosów wartości temperatury zeszklenia, temperatury rozkładu termicznego i moduł ściskający.

"Tworzenie się bardziej liniowych i / lub rozgałęzionych makrocząsteczek uważało efekt dimetakrylanu waniliny za plastyfikator akrylowanego epoksydowanego oleju sojowego w fotosieciowaniu bez fotoinicjatora", podsumowują naukowcy. "Eksperymentalnie wykazano, że homopolimer akrylowanych epoksydowanych materiałów nadaje się do szybkiej mikrostruktury w 3D za pomocą bezpośredniej laserowej techniki litografii."

Ponieważ fotoinicjatory mogą powodować podrażnienia skóry i długotrwałe alergie kontaktowe u osób pracujących z nimi w w postaci płynnej, może to być bardzo dobry rozwój dla osób przetwarzających części DLP i stereolitograficzne. Być może bezpieczniej byłoby również w końcowej części. Wszelkie zmiany w materiałach do drukowania 3D mogą teraz sprawić, że wszystkie istniejące kompatybilne materiały będą bezpieczniejsze i być może tańsze, dlatego te prace wymagają pochwały.

Autorami publikacji są Migle Lebedevaite, Jolita Ostrauskaite, Edvinas Skliutas i Mangirdas Malinauskas.