| 越來(lái)越多的涂料，包括清漆和印刷油墨，以及牙齒填充物，都是用光固化的。但是無(wú)法制備出均勻的聚合物網(wǎng)絡(luò)，而且材料往往是脆性的，這限制了光聚合物在三維打印、生物醫(yī)學(xué)和微電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。在Angewandte Chemie期刊上，研究人員提出了一種新方法，一種基于甲基丙烯酸酯，制備出均勻交聯(lián)堅(jiān)韌的聚合物的制作方法，即使在高分辨率下進(jìn)行3D打印。
光固化通常是一種自由基鏈聚合。引發(fā)劑被光能分解成自由基，并攻擊單體，如乙烯基中的C=C雙鍵，形成一個(gè)新的自由基，通過(guò)攻擊更多的單體并與其結(jié)合而成為聚合物網(wǎng)絡(luò)生長(zhǎng)的起點(diǎn)。
控制自由基光聚合的新方法以及改善產(chǎn)品的材料性質(zhì)，往往會(huì)減慢固化過(guò)程，這對(duì)于3D打印來(lái)說(shuō)并不理想。短照射階段對(duì)于高空間分辨率和經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)時(shí)間是至關(guān)重要的。
維也納技術(shù)大學(xué)(奧地利)的Robert Liska領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)發(fā)了一種新方法，基于甲基丙烯酸酯的光聚合物而不會(huì)抑制固化過(guò)程。他們使用酯活化的乙烯基磺酸酯(EVS)作為鏈轉(zhuǎn)移劑，因?yàn)樗梢匀菀椎貜钠渥陨淼囊徊糠稚戏蛛x以激活該過(guò)程。
如果不斷增長(zhǎng)的聚合物網(wǎng)絡(luò)攻擊EVS而不是另一種單體，則會(huì)形成中間體，并迅速分裂形成網(wǎng)絡(luò)中終止的聚合物鏈和高反應(yīng)性基團(tuán)(甲苯磺酰基)，這反過(guò)來(lái)又會(huì)引發(fā)新的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。添加的EVS越多，聚合物網(wǎng)絡(luò)的平均鏈長(zhǎng)就越短。由于較短的聚合物鏈保持較長(zhǎng)的移動(dòng)性，因此在固化過(guò)程中收縮導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)顯著降低。與常規(guī)鏈轉(zhuǎn)移劑相反，在該新方法中聚合不受抑制，因?yàn)椴淮嬖诜�(wěn)定的中間體或可逆的反應(yīng)步驟，所以說(shuō)分離出甲苯磺�；怯欣�。
為了測(cè)試它，研究人員使用甲基丙烯酸酯共聚物建立了類似支架的樣品結(jié)構(gòu)。厚度為50μm，在各個(gè)層在結(jié)構(gòu)中很好地分辨。該材料非常均勻，堅(jiān)固但具有彈性和抗沖擊性，具有高拉伸強(qiáng)度。可以通過(guò)更改添加的EVS數(shù)量來(lái)調(diào)整這些屬性。沒(méi)有EVS，材料就會(huì)太脆，無(wú)法進(jìn)行3D打印。這種新方法可制備出堅(jiān)韌的光聚合物用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如用于組織生長(zhǎng)和牙齒填充的形狀記憶聚合物。 |
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