《Talanta》：Evaluation of acrylate and epoxy photopolymers used in 3D printing for chemical compatibility with trace atomic spectroscopy applications
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本研究评估了五种丙烯酸和环氧基光聚合树脂在3D打印（VPP和MJT技术）中的化学纯度，特别是金属污染物的存在及可溶性。通过ICP-MS和LIBS分析树脂及其在硝酸、过氧化氢等试剂中的溶出情况，发现树脂具备良好的化学稳定性和一致性，溶出背景浓度低于100 μg·L?1，但Si和Cl含量过高影响痕量分析（ppb级以下）。结论显示树脂适合ppm/sub-ppm级痕量分析应用，但需进一步优化以满足更高纯度需求。
A.R. Rweyemamu|á. Bélteki|G. Kajner|O. Urbán|M. Cseh|Zs. Geretovszky|L. Janovák|G. Galbács
塞尔格德大学分子与分析化学系，Dóm广场7-8号，6720塞尔格德，匈牙利
摘要
在本研究中，我们使用五种不同的丙烯酸酯基和环氧基光敏树脂配方以及两种3D打印技术（槽式光聚合（VPP）和材料喷射技术（MJT）制备的印制品的化学纯度进行了检测。特别关注这些光敏树脂中存在的和/或可浸出的金属污染物，因为它们在痕量分析应用中具有重要意义，尤其是在等离子体原子光谱法中的样品制备/引入装置方面。我们评估了这些印制品暴露于常用痕量分析样品制备液（10 v/v% HNO3、10 v/v% H2O2、10 v/v% 乙醇、10 v/v% 丙酮和5 m/v% NaOH）时，其对液体吸收、释放和降解的影响，并研究了这种影响随时间的变化。通过激光诱导击穿光谱（LIBS）检测了固化树脂中的元素污染物，通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测了浸出液中的元素污染物。还研究了试剂对树脂润湿性和表面化学性质的影响。研究结果表明，这些树脂的尺寸稳定性和成分均匀性都相当好。尺寸变化和表面效应很小，没有显著改变其亲水性。我们报告了浸出液中44种元素的浓度数据，这些元素代表了痕量元素分析中常见的分析物。在树脂中检测到几种痕量金属污染物，但液体试剂的浸出/溶解作用仅使浸出液中的背景浓度低于100 μg·L-1。只有Si和Cl在所有树脂中的浓度高到足以干扰这些元素的痕量分析测量。总体而言，这些树脂的纯度和化学耐受性足以用于生产高分辨率、实用的设备，可以在ppm（mg/L）甚至亚ppm浓度水平上进行痕量原子光谱分析，但其纯度不足以用于超痕量分析（ppb级别或更低）。
引言
增材制造（AM，也称为3D打印）正迅速成为工业和科学领域中重要的原型制作和制造工具。目前市场上有各种打印技术、先进的树脂、微米级的空间分辨率以及多种类型的打印机[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。
用于增材制造的树脂（光敏树脂）通常是根据物理或技术应用的要求生产的。其与化学试剂或生物介质的通用兼容性并非主要设计特性，仅在特殊情况下进行测试[6]。例如，如果树脂印制品将用于医疗应用（如外科或牙科植入物）或食品应用，则必须具有“生物相容性”或至少无生物毒性等[7]、[8]。在测试化学耐受性的情况下，通常只关注固化树脂的机械性能或形态变化[9]、[10]、[11]、[12]。
增材制造在痕量分析化学中的一个特定应用是制造用于等离子体光谱法（如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）或激光诱导击穿光谱（LIBS）的先进样品引入或样品制备装置，以促进自动化和多功能微样品处理。这些装置包括微流控芯片、气动雾化器、喷雾室等[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。我们的研究小组也最近报道了若干此类装置的开发[19]、[20]、[21]、[22]。在痕量分析等离子体光谱应用中，塑料打印装置的纯度和化学耐受性至关重要。树脂材料与这些测量中使用的恶劣化学介质（如稀酸和碱、氧化剂、强溶剂等）的兼容性至关重要，因为如果发生侵蚀，不仅会改变装置的功能和技术性能，还可能成为极低浓度（如ppm或ppb，分别对应mg/L和μg/L）样品溶液的污染源。这是因为商业树脂的配方中经常使用金属或类金属元素成分作为光引发剂、稳定剂或其他添加剂（如着色剂、填料、密度和粘度调节剂等）[23]、[24]、[25]。一些元素也可能作为简单污染物存在于树脂中。不幸的是，树脂制造商几乎从不提供化学兼容性和污染数据，现有的成分或MSDS数据表也因版权原因而包含非常有限的树脂配方化学信息。
由于缺乏这些树脂的化学信息严重阻碍了用于痕量分析应用的3D打印装置的发展，因此开展了本研究。我们使用五种不同的丙烯酸酯基和环氧基光敏树脂，在两种不同的3D打印技术（槽式光聚合（VPP）和材料喷射技术（MJT）下制备的测试印制品的化学纯度进行了检测。研究重点是通过ICP-MS和LIBS检测这些光敏树脂中存在的和/或可浸出的元素污染物。评估了这些印制品暴露于常用痕量分析液体（硝酸、盐酸、过氧化氢、乙醇、丙酮和氢氧化钠）时，其对液体吸收、释放和降解的影响，并研究了这种影响随时间的变化。此外，还研究了化学试剂引起的表面变化，包括接触角测量、拉曼光谱测量和光学显微镜观察。
仪器设备
VPP打印的测试对象是在GKtwo打印机（UniFormation，中国）上完成的，该打印机使用LCD光控技术。在GKTwo打印机上，使用的层厚度为50 μm及以上，树脂依赖的曝光时间分别为：2.1秒（VP1）、7.2秒（VP2）、5.5秒（VP3）。请注意，树脂ID见表1。我们还使用了一台被称为立体光刻装置（SLA）的3D打印机，该打印机使用激光扫描仪进行光子传输。
结果与讨论
请注意，以下章节的组织结构如下：前三个小节（3.1至3.3）描述了未暴露于液体的聚合物的观察结果，而第3.4至3.6节描述了经过液体试剂处理的聚合物的结果。
结论
我们研究了五种不同的丙烯酸酯基和环氧基光敏树脂配方以及两种3D打印技术（VPP和MJT）的化学兼容性，重点关注这些光敏树脂中存在的和/或可浸出的元素污染物，特别是它们在痕量分析应用中的用途，尤其是在等离子体原子光谱法中的样品制备/引入装置方面。上述树脂和打印技术组合生产的聚合物的化学兼容性
CRediT作者贡献声明
Gábor Galbács：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿撰写，监督，资金获取，概念化。László Janovák：撰写 – 审稿与编辑，方法学。Zs. Geretovszky：撰写 – 审稿与编辑，验证，方法学，资金获取。Martin Cseh：资源，方法学。Orsolya Urbán：研究。Gyula Kajner：撰写 – 审稿与编辑，研究。ádám Bélteki：监督，方法学，研究。Almachiusi Rwegasira Rweyemamu：撰写 – 审稿与
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本项工作得到了匈牙利国家研究、开发与创新办公室（NKFIH）通过项目OTKA K 146733, 2024-1.2.3-HU-RIZONT-2024-00032和GINOP-2.3.3-15-2016-00040的支持。G. Kajner、O. Urbán和G. Galbács还感谢奥地利研究促进机构（FFG）在“欧洲共同利益重要项目”（IPCEI）框架下对微电子和通信技术的支持。本研究还得到了
