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迈向循环经济:使用可固化植物油进行3D打印

发布时间:2020-06-24 13:53:20作者:原创阅读:1321

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DLP3D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YanyanCui, 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。

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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。

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用于3D打印的IPN树脂的成分

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含有不同含量的SBO-URE的打印配方的粘度

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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。

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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

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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。

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(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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