Resine prive di fotoiniziatore derivate da piante come alternative ai fotopolimeri a base di petrolio
In un documento intitolato “Resine prive di fotoiniziatore composte da monomeri derivati dalle piante per la stampa ottica μ-3D di termosensibili”, un gruppo di ricercatori discute le loro ricerche sull’olio di soia epossidato acrilato (AESO) e sulle miscele di AESO e vanillina dimetacrilato (VDM) o vanillina diacrilato (VDA) come resine fotosensibili per la stampa 3D ottica senza alcun fotoiniziatore e solvente. Oli naturali come questi, secondo i ricercatori, sono alcune delle migliori alternative alle resine a base di petrolio.
I test di essiccazione UV / VIS sono stati eseguiti su AESO puro e due serie di resine: AESO / VDM e AESO / VDA. Sono state eseguite anche analisi della struttura chimica, estrazione Soxhlet, calorimetria a scansione differenziale, analisi termogravimetrica e prove meccaniche. I ricercatori hanno quindi sperimentato le resine utilizzando la litografia 3D di scrittura diretta laser.
“È noto che il gruppo acrilico è più reattivo di quello metacrilico”, affermano i ricercatori. “Questo spiega l’aumento del periodo di induzione e il valore di tgel durante il fotocross-linking della resina serie AESO / VDM rispetto a AESO. Inoltre, la pendenza della curva G ‘di AESO era più ripida di quella della serie di resine AESO / VDM che indicava la formazione più rapida della rete polimerica [50]. Valori alti G indicano migliori proprietà meccaniche dei polimeri a causa dell’alta densità di legami incrociati. Pertanto, i valori G più elevati di AESO indicano la maggiore densità di legami crociati in questo polimero (pAESO). “
I ricercatori hanno scoperto attraverso i loro esperimenti che AESO tende a formare polimeri densamente reticolati anche senza fotoiniziatori. AESO e AESO / VDM1, aggiungono, possono essere “grandi candidati” come materiali rinnovabili per la litografia DLW 3D.
“Si prevede che la fotoritocco senza i fotoiniziatori sia vantaggiosa per i campi della biomedicina, della micro-ottica e della nanofotonica”, continuano. “L’evitamento dei fotoiniziatori tossici aumenta l’integrità degli scaffold di crescita cellulare biodegradabili e riduce l’auto-fluorescenza durante l’esecuzione della microscopia in vitro o in vivo. I materiali assorbenti sono dannosi per l’uso in micro-ottica e nanofotonica a causa della ridotta resilienza ottica e delle perdite di segnale indotte. Inoltre, l’uso di materiali derivati da piante in tali tecnologie trarrebbe enormi benefici a causa della loro bassa tossicità, elevata biodegradabilità e migliori opzioni di riciclaggio. Infine, ridurrebbe la dipendenza dalle risorse fossili limitate e sempre più costose e dalle emissioni di gas serra,
Lo studio fotorometrico in tempo reale dei ricercatori “ha rivelato la maggiore velocità di fotocross-linking dell’olio di soia epossidato acrilato puro rispetto a quello della sua miscela con vanillina dimetacrilato o vanillina diacrilato senza un fotoiniziatore e solvente.” L’aggiunta di vanillina dimetacrilato ha ridotto il tasso di fotocross-linking i valori della temperatura di transizione vetrosa, temperatura di decomposizione termica e modulo di compressione.
“La formazione di più macromolecole lineari e / o ramificate considerava l’effetto della vanillina dimetacrilato come un plastificante per l’olio di soia epossidato acrilato nel fotocross-linking senza un fotoiniziatore”, concludono i ricercatori. “È stato dimostrato sperimentalmente che l’omopolimero di materiali adatti epossidati acrilati per una rapida microstrutturazione 3D mediante la tecnica di litografia a scrittura diretta laser”.
Poiché i fotoiniziatori possono causare irritazioni cutanee e allergie a lungo termine a contatto con persone che lavorano con loro in forma liquida, questo può essere un ottimo sviluppo per coloro che elaborano componenti DLP e stereolitografici. Forse sarebbe anche più sicuro nella parte finale. Qualsiasi sviluppo nei materiali di stampa 3D può ora rendere tutti i materiali compatibili esistenti più sicuri e meno costosi, quindi è necessario applaudire questi tipi di sviluppo.
Gli autori del documento includono Migle Lebedevaite, Jolita Ostrauskaite, Edvinas Skliutas e Mangirdas Malinauskas.
