MOE-Fellowship

Sabine Briede

Transition from fossil resources to sustainable bio-based UV-curable resins for additive manufacturing

Wir haben die Epoxidierungs- und Acrylierungssynthesen optimiert, um ein neues acryliertes Alkydharz auf Leinölbasis (ALO-A) herzustellen.Die höchste Epoxidierungsausbeute, die wir erzielten, betrug 3,38 mmol Epoxid/g Harz, was einer Epoxidzahl von 5,4 % entspricht. Weiter acrylierten wir das epoxidierte Alkyd, um ALO-A zu erhalten. Wir haben ALO-A mit unterschiedlichem Acrylatgruppengehalt in der Struktur synthetisiert, die synthetisierten Harze mit reaktiven Verdünnungsmitteln formuliert und die Eigenschaften der UV-gehärteten Beschichtung verglichen. Wir wählten Isobornylacrylat (IBOA), Tripropylenglykoldiacrylat (TPGDA) und Trimethylolpropentrimethacrylat (TMPTMA) als Reaktivverdünner und vermischten sie mit ALO-A in einer Menge von 10, 20 und 30 Gew.-%.Wir haben die Pendelhärte der Beschichtungen nach jedem UV-Härtungszyklus gemessen und kamen zu dem Schluss, dass die Härte im Durchschnitt nach dem dritten Härtungszyklus ein Plateau erreicht. Alle reaktiven Verdünnungsmittel erhöhten die Härte der Beschichtungen, und die Härte nahm mit zunehmendem Gewichtsprozentsatz der reaktiven Verdünnungsmittel zu. Mit ALO-A formulierte Beschichtungen mit einem höheren Anteil an Acrylatgruppen wiesen eine höhere Härte auf als mit ALO-A formulierte Beschichtungen mit einem geringeren Anteil an Acrylatgruppen. Nach der Härte haben wir die Rissbeständigkeit der Beschichtung bestimmt. Eine höhere Acrylatfunktionalität sorgte für ein dichteres Vernetzungsnetzwerk, was bedeutete, dass die Flexibilität abnahm und bei diesen Beschichtungen die Rissbildung schneller einsetzte. Mit IBOA und TPGDA formulierte Beschichtungen zeigten eine Zunahme der Flexibilität mit zunehmendem Gewichtsprozentsatz. IBOA als monofunktionelles Monomer sorgte durch sein lineares Rückgrat für Flexibilität; und TPGDA sorgte durch seine Alkylketten für Flexibilität. Mit TMPTMA formulierte Beschichtungen zeigten mit zunehmendem Gewichtsprozentsatz eine Abnahme der Flexibilität. Dies liegt an der hohen TMPTMA-Funktionalität und damit an der Vernetzungsdichte.Unsere synthetisierten UV-härtbaren ALO-A-Harze können angepasst werden, um eine optimale Vernetzungsdichte zu erreichen; Je nach Anwendungsbedarf können wir die Beschichtungseigenschaften durch Zugabe reaktiver Verdünner variieren.