Bio-based resins for digital light processing : Mechanical and degradable properties

Abstract

Thermosets are appropriate materials for various applications due to benefits such as heat resistance and good mechanical properties. The disadvantages of traditional thermosets from a sustainable manufacturing perspective are that they are usually derived from fossil resources, and also have permanent cross-linked networks that are difficult to break, making them non-recyclable. It is therefore of great interest to find bio-based alternatives, especially ones that can be recycled or bio-degraded. In this project four bio-based photocurable resins, meant for 3D printing thermosets, were characterized by their mechanical properties and chemical degradation. They were designed with esters and imine groups in order to use dynamic, reversible bonds to attempt mechanical recycling and chemical degradation. The resins were composed of methacrylated eugenol, methacrylated PHB-diol and Schiff base methacrylated extended vanillin. The latter provided good thermal stability, solvent resistance and mechanical properties to the thermosets. The mechanical recycling was able to produce cohesive thermoset films, successfully reforming broken bonds, but the mechanical properties decreased substantially from the process. Chemical degradation of the thermosets could be performed, but further use of the degraded material was not examined.Härdplaster är lämpliga material för olika applikationer på grund av sina fördelaktiga egenskaper, som värmebeständighet och goda mekaniska egenskaper. Nackdelarna med traditionella härdplaster ur ett hållbarhetsperspektiv är att de vanligtvis härrör från fossila resurser. De har även permanent tvärbundna nätverk som är svåra att bryta, vilket gör dem icke-återvinningsbara. Det är därför av stort intresse att hitta biobaserade alternativ, särskilt sådana som kan återvinnas eller biologiskt nedbrytas. I detta projekt karaktäriserades fyra biobaserade foto-polymeriserbara hartser, avsedda för 3D-tillverkning av härdplaster, genom sina mekaniska egenskaper och kemiska nedbrytbarhet. De designades med ester- och imingrupper för att kunna använda dynamiska, reversibla bindningar i ett försök att mekaniskt återvinna och kemiskt bryta ned härdplasterna. Hartserna var sammansatta av metakrylerad eugenol, metakrylerad PHB-diol och Schiff-bas metakrylerad förlängd vanillin. Den senare tillförde bra termisk stabilitet, motstånd mot lösningsmedel och mekaniska egenskaper åt härdplasterna. Den mekaniska återvinningen kunde producera sammanhängande plastfilmer genom återskapade bindningar, men de mekaniska egenskaperna försämrades avsevärt från processen. Kemisk nedbrytning av härdplasterna kunde utföras, men ytterligare användning av det nedbrutna materialet undersöktes inte