3D打印作為一種革命性的制造技術(shù)順滑地配合，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天效高、生物醫(yī)學(xué)前沿技術、消費(fèi)用品等。其中性能，數(shù)字光處理（DLP）型光固化3D打印技術(shù)由于打印精度高多種方式、速度快而備受人們的關(guān)注。然而技術創新，目前大部分光固化3D打印樹(shù)脂來(lái)源于.不.可.再.生的化石能源深入交流研討，且廢棄的3D打印制件不可回收利用，易造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染廣泛應用。部分研究者將動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵引入到光固化3D打印樹(shù)脂中關註度，廢棄模型可以再次熱壓成型橫向協同。但是，熱壓模型十分簡(jiǎn)單粗糙敢於挑戰，且再加工材料老化嚴(yán)重長遠所需，性能明顯下降，故屬于低價(jià)值回收讓人糾結。將光固化3D打印材料再次轉(zhuǎn)化為液態(tài)光敏樹(shù)脂規模，并重復(fù)應(yīng)用于光固化3D打印，實(shí)現(xiàn)可循環(huán)的光固化3D打印基石之一，是可持續(xù)3D打印材料面臨的重大挑戰(zhàn)之一聯動。

近日，中國(guó)林科院林化所周永紅/劉承果研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型的模樣、含有動(dòng)態(tài)位阻脲鍵（HUB）的蓖麻油基光固化3D打印樹(shù)脂生產體系，成功實(shí)現(xiàn)了打印材料的快速固液轉(zhuǎn)化及可循環(huán)DLP打印。此外很重要，將該材料用于打印犧牲模具能力和水平，模具可以快速脫除并再打印異常狀況；將該材料與溫致變色微膠囊復(fù)合用于打印信息存儲(chǔ)或防偽材料研究，實(shí)現(xiàn)了變色微膠囊的無(wú)損回收及循環(huán)利用。該工作以“Recyclable and reprintable biobased photopolymers for Digital Light Processing 3D Printing"為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》, 第一作者為中國(guó)林科院2020級(jí)博士朱國(guó)強(qiáng)應用創新。該研究得到中國(guó)林科院院基金人才項(xiàng)目(CAFYBB2020QA005)和國(guó)家自然科學(xué)基金（31822009）的支持提高。

圖1 光敏預(yù)聚體COIT的合成及可循環(huán)打印

研究人員利用蓖麻油（CO）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）和甲基丙烯酸叔丁基胺乙酯（TBEM）合成了含有HUB的生物基光敏預(yù)聚體COIT的特性。將COIT與30%稀釋單體TBEM復(fù)配得到光固化3D打印樹(shù)脂（COIT-T30）交流。打印材料中的位阻脲鍵在高溫下可解離成異氰酸酯和叔丁基胺，同時(shí)利用稀釋單體TBEM進(jìn)行封端提供堅實支撐，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)被打開(kāi)還不大，打印材料逐漸降解。通過(guò)研究其降解動(dòng)力學(xué)可知信息化技術，當(dāng)降解溫度為90℃時(shí)發揮作用，打印材料在TBEM溶液中僅需要4h 便可以完.全降解成低聚物溶液，實(shí)現(xiàn)固液轉(zhuǎn)化（100 ℃條件下僅需2h逐步顯現，考慮到溫度太高會(huì)造成雙鍵聚合等銘記囑托，選擇90℃作為最佳降解溫度）。最后自動化裝置，向降解的低聚物溶液中補(bǔ)充一定量的光敏預(yù)聚體COIT示範，得到可重復(fù)DLP打印的光敏樹(shù)脂。

圖2 COIT-T30打印材料的固液轉(zhuǎn)化機(jī)理及降解動(dòng)力學(xué)曲線

考察了樹(shù)脂的回收效率。首先結構不合理，回收樹(shù)脂的顏色與原始樹(shù)脂完.全一致動手能力，沒(méi)有明顯的老化變色。其次意見征詢，經(jīng)過(guò)連續(xù)3次回收后，回收材料的物理性能（粘度大大提高、收縮率等）的必然要求、熱性能、力學(xué)性能取得了一定進展、聚合速率等也都基本保持不變完善好，展示了優(yōu)異的回收效率。因此積極參與，COIT材料的回收是快速且高效的問題分析，十分有利于循環(huán)3D打印。

圖3 回收樹(shù)脂與原始的性能對(duì)比交流研討、及回收效率

3D打印可犧牲模具克服了傳統(tǒng)模具制造過(guò)程中成本高更加完善、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)，逐漸受到模具制造領(lǐng)域的青睞建設應用。但是支撐作用，已報(bào)到的可犧牲模具只能使用一次，降解的廢液同樣難以處理動力。本工作利用COIT-T30材料快速固液轉(zhuǎn)化和可循環(huán)打印性能同時，實(shí)現(xiàn)了3D打印犧牲模具的循環(huán)打印。并且利用材料在乙醇中的溶脹特性效高性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了室溫脫模模式。

圖4 可循環(huán)3D打印犧牲模具

高價(jià)值的功能性填料經(jīng)常被添加到樹(shù)脂基體中打印特定功能的模型，其中高價(jià)值填料的無(wú)損回收具有十分重要的意義提升。溫致變色微膠囊可賦予打印模型溫致變色的功能高品質。然而，小分子溶劑及高溫（T>180 ℃）非常容易導(dǎo)致微膠囊破裂的特點，從而失去變色能力健康發展。因此，溫致變色微膠囊的回收是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)大數據。本工作利用溫致變色微膠囊在弱堿性溶劑及油脂中十分穩(wěn)定的特性長效機製，成功實(shí)現(xiàn)了溫致變色微膠囊的無(wú)損回收及可循環(huán)利用。連續(xù)回收3次后空間廣闊，溫致變色微膠囊及樹(shù)脂基體的性能與原始微膠囊及樹(shù)脂基體基本一致營造一處。

圖5 溫致變色微膠囊的無(wú)損回收

利用幾種不同溫度響應(yīng)的溫致變色微膠囊與COIT-T30復(fù)配，打印出溫致響應(yīng)的圖案，可用于信息的加密或防偽取得顯著成效。溫致變色微膠囊與打印樹(shù)脂具有非常好的相容性新模式，打印圖案具有非常好的溫致變色靈敏性和穩(wěn)定性。隨著溫度的升高（22 ℃<T<65 ℃）不容忽視，可顯示不同的信息組織了，實(shí)現(xiàn)信息的解密。當(dāng)溫度高于65 ℃或低于22℃時(shí)說服力，所有信息均隱藏搶抓機遇，實(shí)現(xiàn)信息的加密。此外表示，利用COIT-T30打印材料的快速固液轉(zhuǎn)化性能全面闡釋，實(shí)現(xiàn)了多種溫致變色微膠囊的無(wú)損回收及循環(huán)利用。

圖6 溫致防偽圖案的打印

綜上所述競爭力所在，本文首.次利用解離型動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵實(shí)現(xiàn)了光固化3D打印材料的快速固液轉(zhuǎn)化及可循環(huán)光固化3D打印引人註目，有望解決傳統(tǒng)光固化3D打印材料帶來(lái)的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題。同時(shí)溝通機製，首.次實(shí)現(xiàn)了犧牲模具和溫致變色材料的循環(huán)3D打印好宣講，尤其是變色微膠囊的無(wú)損回收及再利用。該工作為可循環(huán)光固化3D打印的材料研究提供了新思路實現了超越。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139401

摩方精密的超高精度打印系統(tǒng)新產品，其面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)可應(yīng)用于精密電子器件、醫(yī)療器械橋梁作用、微流控長遠所需、微機(jī)械等眾多科研領(lǐng)域。在三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)微加工領(lǐng)域讓人糾結，摩方團(tuán)隊(duì)擁有超過(guò)二十年的科研及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)規模。針對(duì)客戶在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中可能出現(xiàn)的工藝和材料難題，摩方將持續(xù)提供簡(jiǎn)易高效的技術(shù)支持方案基石之一。

來(lái)源：高分子科技