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《Chemical Engineering Journal》:开发用于数字光处理3D打印的可再加工和可重复打印的植物油基树脂的通用方法

《Chemical Engineering Journal》:开发用于数字光处理3D打印的可再加工和可重复打印的植物油基树脂的通用方法

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-12-04 09:52
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【概要描述】报道了一种能够开发基于PO的可再加工和可重复打印的DLP(数字光处理)打印树脂的方法。该方法使用大豆油、橡胶籽油、CO和亚麻籽油等原料制备持久性有机污染物与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和TBEM反应后形成的预聚物POPITs。随后,将其与生物基稀单体丙烯酸异硼酸酯共混,制备生物基DLP打印树脂(POPIT-I),具有优异的机械性能和热性能。

《Chemical Engineering Journal》:开发用于数字光处理3D打印的可再加工和可重复打印的植物油基树脂的通用方法

【概要描述】报道了一种能够开发基于PO的可再加工和可重复打印的DLP(数字光处理)打印树脂的方法。该方法使用大豆油、橡胶籽油、CO和亚麻籽油等原料制备持久性有机污染物与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和TBEM反应后形成的预聚物POPITs。随后,将其与生物基稀单体丙烯酸异硼酸酯共混,制备生物基DLP打印树脂(POPIT-I),具有优异的机械性能和热性能。

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2023年9月16日,中国林业科学研究院和森林资源高效加工利用协同创新中心的研究人员在《Chemical Engineering Journal》上发表题为Universal approach for developing reprocessable and reprintable plant oil-based resins for digital light processing 3D printing的研究论文,报道了一种能够开发基于PO的可再加工和可重复打印的DLP(数字光处理)打印树脂的方法。该方法使用大豆油、橡胶籽油、CO和亚麻籽油等原料制备持久性有机污染物与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和TBEM反应后形成的预聚物POPITs。随后,将其与生物基稀单体丙烯酸异硼酸酯共混,制备生物基DLP打印树脂(POPIT-I),具有优异的机械性能和热性能。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723048118

 

 

  研究简介  

 

本研究提出了一种基于植物油(PO)的可再加工和可重复印刷的数字光处理(DLP)打印树脂的开发方法。通过合成含动态受阻尿素键的生物基紫外光固化单体(POPITs),制备了高生物基含量的DLP打印树脂(POPIT-I),这些树脂表现出良好的机械和热性能,并可用于可再加工DLP打印。此外,采用粉末混合和改性方法回收和重印打印材料,使其具有与原始树脂相当的机械和热性能。本文报道的重印方法也适用于其他基于动态共价键的3D打印系统。

 

 

 

图1 (a) POPITs的合成路线;(b-d) CO和COP的FTIR、1H NMR谱和GPC色谱图;(e-g) COP和COPIT的FTIR、1H NMR谱和GPC色谱图。

 

 

 

图2 (a和b)固化后的POPIT-I的DMA和Tan δ曲线。(c)固化后的POPIT-I和其他已报道的po基紫外光固化材料的Tg值和生物基含量的比较。(d、e)失重曲线和失重导数曲线,(f)固化后的应力-应变曲线。(g)固化后的POPIT-I与其他已报道的po基紫外光固化材料的拉伸强度和生物基含量的比较。(h)不同温度下固化COPIT-I的应力松弛曲线如图:ln (τ) vs 1000/T固化COPIT-I图。(i)固化COPIT-I的温度相关FTIR光谱。

 

 

 

图3 (a)使用POPIT-I打印DLP示意图。(b)拟合POPIT-I的工作曲线。拟合曲线的斜率为POPIT-I的Dp。(c)使用POPIT-I打印的坯体。使用SBOPIT -I、RSOPIT-I、COPIT-I、LOPIT-I分别打印了我院标识(I)、花瓶(II)、兔子模型(III)、联锁四面体(IV)。(d)设计的立方体模型vs使用COPIT-I打印的立方体物体。立方体模型的棱镜长度设置为10 mm,层厚设置为100µm。(读者可参阅本文的网页版本,以了解此图例中有关颜色的解释。)

 

 

 

图4 (a)使用POPIT-I的装配焊接DLP打印细节和机理说明。(b)破碎试样的焊接工艺。(c)加COPIT-I树脂和不加COPIT-I树脂的除草试样应力-应变曲线。(d)埃菲尔铁塔模型的装配焊接DLP打印细节。埃菲尔铁塔分为四个独立的部分:塔基(1)、塔身(2、3)和塔尖(4)。

 

 

 

图5 (a)使用粉末混合树脂打印DLP的缺点。(b)粉体改性的机理。(c)再版树脂的制备。(d)使用COPIT-I进行可回收和可重复打印的DLP打印。

 

 

 

图6 (a)磨粉后的粒度分布。(b)磨粉后的SEM图像。(c)不同粉料质量比的再印树脂粘度。(d)绘制的工作曲线,(e)光流变曲线,(f) COPIT-I的DCB曲线,粉末混合,重印树脂。(g)转载足球物体的SEM图像。(h)应力-应变曲线,(i和j) DMA和Tan δ曲线,(k和l) COPIT-I、粉末共混和重印树脂的失重和失重导数曲线。

 

 

 

图7 (a)粘度曲线,(b)绘制的工作曲线,(c)应力-应变曲线,(d)拉伸强度和模量,(e和f) DMA和Tan δ曲线,(g和h) COPIT-I和三种重印树脂的失重和失重导数曲线。(i)回收材料的回收效率和热性能和机械性能。

 

 

 研究结论 

 

该研究开发了一种新方法,可以通过化学反应合成含枢纽的POPITs。通过将生物基单体IBOA混合,实验生产了一种高Cbio的DLP打印树脂(POPIT-I),其中含有集线器,具有可再加工性和可再版性。本实验成功应用了可再加工DLP打印来制造大型和复杂部件。研究人员还使用了粉末混合和改性的方法将印刷材料回收和再利用。尽管这种方法只适用于基于hub的dlp打印材料,但相信它也适用于其他基于动态共价键的3D打印系统。因此,本研究为可持续3D打印提供了一个实用有效的平台。

 

 

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