Photocurable vanillin and isosorbide resins for digital light processing 3D printing of reprocessable and recyclable thermosets

Lo sviluppo di nuovi polimeri sostenibili, riciclabili e riusabili è essenziale per affrontare i problemi relativi all´inquinamento mondiale da plastica e all’esaurimento di combustibili fossili. Nello specifico, il progetto di ricerca di questa tesi si focalizza sul design di quattro resine biobased, fotopolimerizzabili, termicamente riprocessabili e chimicamente riciclabili, sintetizzate usando isosorbide e vanillina come composti rinnovabili. In primo luogo, queste piattaforme chimiche sono state sottoposte ad una reazione di metacrilazione, grazie alla quale si ha reso le resine sintetizzate fotopolimerizzabili. In seguito, tre resine vinilestere (MI50, MI75, MI100) sono state formulate miscelando isosorbide metacrilato e vanillina metacrilata in diverse concentrazioni. Una quarta resina Schiff-base (SB_MI50) è stata ottenuta mediante metacrilazione della vanillina e imminazione con diammina, successivamente miscelata con isosorbide metacrilato. Queste resine sono state fotopolimerizzate mediante digital light processing (DLP) come tecnologia di stampa 3D. Tutti i termoindurenti hanno mostrato una buona stabilita termica (inizio della degradazione al di sopra di 150 °C) e eccellente resistenza solvente. La presenza di legami covalenti dinamici (legami esteri o imminici) ha permesso il riciclaggio meccanico dei termoindurenti tramite pressatura a caldo. È stato possibile realizzare anche il riciclaggio chimico, mediante immersione dei termoindurenti contenenti legami esteri e imminici rispettivamente in soluzione alcalina e eccesso di diammina. I prodotti oligomerici ottenuti da due dei quattro termoindurenti testati (MI75 e SB_MI50) sono stati utilizzati per la produzione di nuovi film termoindurenti. Le prove di trazione hanno mostrato alti valori di modulo elastico per i termoindurenti originali, in un range tra 1163 e 2027 MPa. Una importante diminuzione delle proprietà meccaniche è stata osservata nei termoindurenti contenti gruppi esteri dopo riprocessamento. Invece il termoindurente con gruppi imminici all´interno del suo reticolo polimerico ha conservato il modulo elastico, anche dopo due cicli di riciclaggio meccanico. I termoindurenti fotopolimerizzabili, termicamente riprocessabili e chimicamente riciclabili sintetizzati in questo lavoro rappresentano un’attraente alternativa ai polimeri derivati da risorse petrolifere, con un promettente future davanti a sé.