Influência da irradiância, temperatura e concentração de partículas na cinética de olimerização de uma resina composta experimental para impressão 3d

Abstract

O objetivo deste estudo foi analisar a influência da irradiância de luz, temperatura e concentração de carga na cinética de polimerização de uma resina composta para impressão 3D. Uma resina composta experimental foi formulada com UDMA 70% em peso, Bis-EMA 20% em peso, e TEGDMA 10% em peso. Como sistema fotoiniciador, TPO e DPI 2% em peso foram usados. 40% e 50% em peso de vidro de bário (VB) foram utilizados como partículas de carga inorgânica. Um grupo controle sem adição de VB foi utilizado. Photo-DSC foi usado na análise da cinética de polimerização em diferentes temperaturas (21oC e 60oC) e irradiâncias (5, 10, 20, and 100 mW/cm2 ). FTIR-ATR foi usado para analisar o grau de conversão (GC) após a pós-cura nas mesmas temperaturas. Shapiro-Wilk, ANOVA de duas vias e post-hoc de Tukey foram usados como análise estatística (nível de significância de 0,05) para análise dos dados de GC por FTIR-ATR. No Photo-DSC, o acréscimo de temperatura resultou num maior DC. Em 21ºC, o maior DC foi a 100 mW/cm2 e 0% em peso de VB, e o menor 5 mW/cm2 e 50% em peso de VB. Maiores valores de GC foram atingidos a 60oC, variando de 42.89% até 99.58%. O aumento da irradiância aumentou o Rpmax . Por FTIR, todos os grupos atingiram GC maior que 80%. O maior GC foi atingido por maiores temperaturas de pós-cura e com adição de VB. A irradiância e temperatura aumentaram o GC e Rpmax, enquanto a adição de partículas de carga reduziu o GC e Rpmax para o Photo-DSC. Aumento da temperatura e da concentração de partículas de carga aumentou o GC com análise de FTIR.

The aim of this study was to analyze the influence of light irradiance, temperature and filler loading on the polymerization kinetics of a 3D printing resinbased composite. An experimental resin-based composite was formulated with UDMA 70wt.%, Bis-EMA 20wt.%, and TEGDMA 10wt.%. As photoinitiator system TPO and DPI 2wt.% each was used. 40wt.% and 50wt.% BG were used as inorganic filler. A control group without BG addition was used. Photo-DSC analyzed the polymerization kinetics of the 3D printing resin-based composites for different temperatures (21oC and 60oC) and light irradiances (5, 10, 20, and 100 mW/cm2 ). FTIR-ATR was used to analyze the DC after post-curing for the same temperatures. Shapiro-Wilk, Two-way ANOVA and Tukey's post-hoc were used as the statistical analysis at a significance level adjusted to 0.05. With PhotoDSC, the increase of temperature resulted in a higher DC. At 21oC, the highest DC was with 100 mW/cm2 and 0 wt.% BG, while the lowest 5 mW/cm2 and 50wt.% BG. At 60oC higher values were achieved for DC, ranging from 42.89% to 99.58%. Increasing the irradiance increased the Rpmax. With FTIR, all groups achieved DC above 80%. Higher DC was achieved with higher temperature and with BG addition. Light irradiance and temperature increased DC and Rpmax, whereas the addition of inorganic filler reduced the final DC and Rpmax for Photo-DSC. Both temperature and inorganic filler loading resulted in a higher DC with FTIR analysis.