N-[(1RS)-камфан-2-илиден]анилин — новый эффективный жидкий УФ-абсорбер для 3D-печати в условиях фотохимического инициирования

Цели. Оценка эффективности применения N-[(1RS)-камфан-2-илиден]анилина в качестве ультрафиолетового (УФ) абсорбера при 3D-печати методом цифровой обработки света (digital light processing, DLP).

Методы. Параметры процесса полимеризации определялись на дифференциальном сканирующем калориметре Netzsch DSC 204 F1 Phoenix с приставкой УФ-облучения OmniCure S2000 (светофильтр 400–500 нм). Образцы печатали на 3D-принтере Minicube ULTRA со светодиодным источником излучения 405 нм. Линейную точность при печати оценивали по ГОСТ Р 59586-2021 (ISO 52902:2019). Прочностные характеристики определяли с использованием универсальной испытательной машины Zwick/Roell Zwicki Z5.0, деформационную теплостойкость — на приборе Gotech HDT-HV-2000-3.

Результаты. Значения степени превращения двойных связей, определенные по результатам дифференциальной сканирующей калориметрии для фотополимеризующейся композиции (ФПК), содержащей анилы камфоры, практически совпадают с таковыми для композиции без УФ-абсорбера. Высокое содержание гель-фракции в образцах свидетельствует о получении густосетчатых полимеров. Уровень достигаемых физико-механических свойств, определяемых показателями при растяжении и изгибе, практически не зависит от типа рассматриваемых УФ-абсорберов. Значения прочности при растяжении близки к характеристикам материалов на основе олигокарбонатметакрилата ОКМ-2, получаемым в условиях радиационной полимеризации. Отклонение от линейных размеров для материалов, содержащих анилы камфоры, меньше, чем при отсутствии в составе ФПК УФ-абсорбера или при использовании в качестве такового производного триазола.

Выводы. Подтверждена эффективность применения анилов камфоры в составе ФПК в качестве УФ-абсорбера. При высокой линейной точности печати реализуемо получение густосетчатых полимеров с высоким уровнем физико-механических характеристик и деформационной теплостойкости.

1. Al Rashid A., Ahmed W., Khalid M.Y., Koç M. Vat photopolymerization of polymers and polymer composites: Processes and applications. Addit. Manuf. 2021;47:102279. https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102279

2. Lalatovic A., Vaniev M.A., Sidorenko N.V., Gres I.M., Dyachenko D.Y., Makedonova Y.A. A review on Vat Photopolymerization 3D-printing processes for dental application. Dent. Mater. 2022;38(11):e284–e296. https://doi.org/10.1016/j.dental.2022.09.005

3. Caussin E., Moussally C., Le Goff S., Fasham T., Troizier-Cheyne M., Tapie L., François P. Vat photopolymerization 3D printing in dentistry: A comprehensive review of actual popular technologies. Materials. 2024.;17(4):950. https://doi.org/10.3390/ma17040950

4. Dileep C., Jacob L., Umer R., Butt H. Review of Vat photopolymerization 3D Printing of Photonic Devices. Addit. Manuf. 2024. P. 104189. https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104189

5. Seo J.W., Kim G.M., Choi Y., Cha J.M., Bae H. Improving printability of digital-light-processing 3D bioprinting via photoabsorber pigment adjustment. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(10):5428. https://doi.org/10.3390/ijms23105428

6. Gastaldi M., Cardano F., Zanetti M., Viscardi G., Barolo C., Bordiga S., Magdassi S., Fin A., Roppolo I. Functional dyes in polymeric 3D printing: applications and perspectives. ACS Mater. Lett. 2021;3(1):1–17. https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.0c00455

7. Kowsari K., Zhang B., Panjwani S., Chen Z., Hingorani H., Akbari S., Fang N.X., Ge Q. Photopolymer formulation to minimize feature size, surface roughness, and stair-stepping in digital light processing-based three-dimensional printing. Addit. Manuf. 2018;24:627–638. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.10.037

8. Gong H., Bickham B.P., Woolley A.T., Nordin G.P. Custom 3D printer and resin for 18 μm × 20 μm microfluidic flow channels. Lab Chip. 2017;17(17):2899–2909. https://doi.org/10.1039/c7lc00644f

9. Endo A., Yamasaki S., Uno S. Lithographic Printing Plate Precursor and Method of Producing Printing Plate: USA Pat. US 7939240. Publ. 10.05.2011.

10. Kunita K., Yamasaki S. Planographic Printing Plate Precursor Using a Polymerizable Composition: Pat. EP 3182204. Publ. 21.06.2017.

11. Bail R., Hong J.Y., Chin B.D. Effect of a red-shifted benzotriazole UV absorber on curing depth and kinetics in visible light initiated photopolymer resins for 3D printing. J.Ind. Eng. Chem. 2016;38:141–145. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.04.017

12. Kolb C., Lindemann N., Wolter H., Sextl G. 3D‐printing of highly translucent ORMOCER®‐based resin using light absorber for high dimensional accuracy. J. Appl. Polym. Sci. 2021;138(3):49691. https://doi.org/10.1002/app.49691

13. Новаков И.А., Брунилин Р.В., Вернигора А.А., Давиденко А.В., Дешевов П.П., Навроцкий М.Б. Способ получения анилов D-камфоры: пат. 2750161 РФ. Заявка № 2020140906; заявл. 11.12.2020; опубл. 22.06.2021.

14. Chesnokov S.A., Zakharina M.Y., Shaplov A., Lozinskaya E.I., Malyshkina I.A., Abakumov G.A., Vidal F., Vygodskii Y.S. Photopolymerization of Poly (ethylene glycol) dimethacrylates: The influence of ionic liquids on the formulation and the properties of the resultant polymer materials. J.Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2010;48(11):2388–2409. https://doi.org/10.1002/pola.24008

15. Буравов Б.А., Аль-Хамзави А., Бочкарев Е.С., Гричишкина Н.Х., Борисов С.В., Сидоренко Н.В., Тужиков О.И., Тужиков О.О. Синтез новых фотоотверждаемых фосфорсодержащих олигоэфирметакрилатов со спейсером в структуре. Тонкие химические технологии. 2022;17(5): 410–426. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2022-17-5-410-426

16. Сидоренко Н.В., Мкртчян Ю.М., Ваниев М.А., Попов Н.И., Вернигора А.А., Давиденко А.В., Салыкин Н.А., Новаков И.А. Использование анилов D-камфоры в качестве УФ-абсорберов фотополимеризующихся композиций для 3D-печати: пат. 2794337 РФ. Заявка № 2022132607A; заявл. 13.12.2022; Опубл. 17.04.2023.

17. Сивергин Ю.М., Перникис Р.Я., Киреева С.М. Поликарбонат(мет)акрилаты. Рига: Зинатне; 1988. 213 c. ISBN 5-7966-0036-2

18. Matveeva I.A., Shashkova V.T., Lyubimov A.V., Lyubimova G.V., Koltsova L.S., Shienok A.I., Zaichenko N.L., Levin P.P. Luminescent Properties of Polycarbonate Methacrylates Containing Organic Fluorescent Dyad. Coatings. 2023;13(6):1071. https://doi.org/10.3390/coatings13061071.