研究人員在3D打印反應(yīng)容器中進(jìn)行高反應(yīng)性試劑實(shí)驗(yàn)

dy1993   2017-11-02 11:54:35

3D打印已經(jīng)發(fā)展成為化學(xué)、物理和生物技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室的有用工具。用于3D打印物體的典型應(yīng)用是停止流動(dòng)微反應(yīng)器,其中可以容易地實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的獨(dú)特幾何形狀的優(yōu)化。

克勞斯塔爾理工大學(xué)有機(jī)化學(xué)研究所的研究人員在手套箱的無(wú)氧和無(wú)水惰性氣體環(huán)境中,基于常用的熔融沉積模型(FDM)技術(shù)操作了3D打印機(jī)。這種手套箱通常用于處理高反應(yīng)性和自發(fā)性易燃的試劑。

作為第一結(jié)果,如果在惰性條件下進(jìn)行打印,則發(fā)現(xiàn)FDM打印部件的機(jī)械性能顯著改善。部分由于氧化過(guò)程的抑制,這導(dǎo)致更好的層粘附,部分由于對(duì)打印聚合物的結(jié)晶度的影響,提高了斷裂伸縮率以及拉伸強(qiáng)度。這些結(jié)果已經(jīng)公開發(fā)布,有助于開發(fā)改進(jìn)FDM 3D打印機(jī)。

已經(jīng)將反應(yīng)燒瓶和反應(yīng)比色皿從通常用于FDM方法的絲中打印出,例如聚酰胺。使用0.12英寸的壁厚,打印的燒瓶顯示出高耐壓性(用290psi測(cè)試)以及對(duì)氧氣和水不滲透。此外,它們對(duì)所有常見的有機(jī)溶劑都是穩(wěn)定的。研究的主要焦點(diǎn)是3D打印的燒瓶和比色皿是否與原始的玻璃和鋼制成的幾何相同。在短暫的打印過(guò)程中,所有需要的試劑和溶劑已經(jīng)插入部分完成的反應(yīng)燒瓶中。隨后,確定打印過(guò)程,并獲得完全封閉的反應(yīng)容器。該過(guò)程導(dǎo)致反應(yīng)容器,其中可以執(zhí)行整個(gè)合成程序,同時(shí)可以通過(guò)3D打印的比色皿實(shí)現(xiàn)分析測(cè)量。最常見的分析方法可以在基質(zhì)聚合物沒有明顯干擾的情況下應(yīng)用,如UV/Vis、IR和NMR光譜。比色皿的概念和幾何尺寸已經(jīng)在一本免費(fèi)的論文中發(fā)表。

總之,可以在手套箱的惰性氣氛中3D打印反應(yīng)池,并在打印的小暫停期間填充高反應(yīng)性試劑。隨后,可以從手套箱中取出燒瓶,并直接通過(guò)3D打印的比色皿監(jiān)測(cè)反應(yīng),而不打開燒瓶或取樣。反應(yīng)完成后,打開燒瓶,分離反應(yīng)產(chǎn)物不受打印絲的污染。近來(lái),研究員已經(jīng)發(fā)表了現(xiàn)代鈀催化合成概念的應(yīng)用。


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