迈向循环经济：使用可固化植物油进行3D打印

aau讯（编辑 卢晶）相信许多人都听说过将植物油用作柴油等替代能源，如今植物油也可以在3D打印领域发挥作用。此前，研究人员已经在SLA和DLP 3D打印中将植物油与UV固化树脂结合使用，但是，想要成功打印则需受到很多限制。而今，在最近出版的《3D打印带有阳离子可固化植物油的双固化树脂》中深入描述了3D打印替代材料的研究，该论文由Yanyan Cui, Junlai Yang, Dehua Lei和Jiahui Su delve共同撰写。

众所周知，双固化系统可提供高固化速率，同时还具有更好的性能，例如改善的机械性能和韧性。然而，尽管许多使用光敏聚合物制作的3D打印件可能是双重固化系统的结果，但在这项研究中，研究人员着重于将生物基树脂用于立体光刻（SLA）。他们将氨基甲酸酯改性大豆油与一个环氧基团（氨基甲酸酯环氧化大豆油； SBOURE）结合使用，以增强二元单体添加剂脂环族二环氧化合物的抗冲击性。

使用这些材料和工艺的优点是：

曝光下同时聚合

快速固化

打印对象的强度足以创建互穿网络（IPN）结构，即交错但未共价键合的聚合物链接。

尽管阳离子零件的固化速度很慢，但研究人员还是可以通过额外的后固化来克服这一问题。通过包含光引发的阳离子SBO-URE，物体具有所需的足够强度-而伸展率却没有降低。

SLA打印过程示意图和双网络热固性油墨的形成。

在此过程中，当平台下降到槽的底部时，仅存在单层厚度空间，在此处发出UV激光以固化平台上的薄层。之后，工作平台上升并开始沉积层。最终，通过SLA 3D打印创建了两个IPN，以及IPN热固性塑料。

用于3D打印的IPN树脂的成分

含有不同含量的SBO-URE的打印配方的粘度

IPN热固性树脂的双键和环氧基团转化率与时间的关系曲线。

据了解，固化样品中的硬度和凝胶含量均“很高”，并伴有较高的交联度。巨大的体积收缩是内部巨大应力的原因，从而导致变形。但是，加入环氧化植物油后，收缩率得到了控制。3D打印富勒烯球和正方形模型，均具有“复杂的形状和精细的结构”，没有裂缝或分层情况出现。

热后固化对3D打印IPN10热固性塑料性能的影响：（a）FT-IR光谱的变化；（b）DMA曲线；（c）拉伸强度和断裂伸长率；（d）弯曲强度和弯曲模量。

SBO-URE含量对3D打印IPN热固性塑料的（a）拉伸性能和（b）弯曲性能的影响

研究人员总结说：“基于以上分析，在环氧丙烯酸酯中添加SBO-URE赋予打印零件优异的机械性能和高分辨率，并且这种组合有可能用于可再生3D打印材料。”

据悉，在过去，各种复合树脂一直是研究的重点，包括用于航空航天的氧化石墨烯弹性体、长碳纤维和热固性复合材料。

（a，b）在打印过程中捕获的3D打印对象的照片；（c）尺寸从0.5至2毫米不等的圆柱和长方体阵列的印刷模型的照片；（d，e）具有有效直径的打印样品的光学显微镜图像；（f，g）不同建筑的印刷品；在插入的图片展现了宏观尺寸; （h）SEM和（i）打印物体表面光洁度的LSCM 图像。

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