[发明专利]一种环氧化植物油的可见光3D打印技术

说明书

一种环氧化植物油的可见光3D打印技术，是一种将液体单体进行光聚合以产生固体物体的3D打印技术。应用最广泛的材料通常属丙烯酸酯类单体，光聚合是通过自由基途径进行的。光引发剂可以吸收紫外线或可见光，产生自由基直接分解或抽氢。由于丙烯酸酯的毒性，本发明使用植物油衍生的单体。植物油含的不饱和物，可以作为单体来开发。特别是亚麻籽油、桐油或食用油(大豆、葵花籽油或玉米油)。但是，这些油的光诱导自由基聚合不发生，或者太慢，无法用于3D打印。因此，将其改性成环氧化合物，这是一种比天然油脂反应性更强的单体，可通过阳离子机制聚合。本发明采用多组分光引发器产生的可见光作为光源，对环氧化油的聚合反应而实现其3D打印。

技术领域

本发明涉及一种以可食用植物油为材料的3D打印技术，更具体而言，涉及一种将可食用植物油经过环氧化改性技术，来提高食用植物油的光诱导自由基聚合反应活性，进而实现其立体凹版印刷过程的方法。

背景技术

增材制造，通常被称为3d打印，是几十年前引入的一种技术，主要用于制造原型。在过去的二十年中，通过采用开放硬件和软件的方法，这种技术得到了广泛的应用，导致了所谓的RepRap机器的出现，在这种机器中，打印机的所有塑料部件都可以由打印机自己制造。事实上，RepRap机器可以以低于笔记本电脑的价格生产。几种技术用于创建对象:广泛使用的熔融沉积模型(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、光诱导(包括激光)光聚合(也称为立体石版印刷，STL)和喷墨打印，以及这些技术的组合也被使用。目前，3d打印已经成为科学家和发明家的有用工具。此外，该技术还可以运用于电子电路或微波器件。此外，自底向上制造技术的引入，使我们可以定制技术应用，如锂离子电池，特别是当3d打印被用于制造传统制造技术无法制造的材料时，如超材或超硬材料，它就具有特殊的意义。其他应用与医学应用有关，如组织工程或骨重建和使用活细胞作为材料(生物打印)，或制造自主软机器人。要编出一份详尽的应用清单，列出3d打印所带来的所有可能性是不可能的，而这些只是最近从各种报道中摘取的一些例子。值得注意的是，化学研究可以提供新材料，每一天都在运用于新的应用和新技术。令人惊讶的是，只有少数发明加深了我们对印刷过程中挥发性有机物(voc)或微粒等有毒物质可能释放的理解，并且这些发明主要涉及两种可能的塑料细丝(ABS和PLA)。

此外，从FDM和STL中获得的3D打印零件也可以显示出对斑马鱼胚胎的毒性。STL印品的毒性取决于印刷后的固化过程。事实上，印刷后的物品是用紫外线固化的，这种处理可以降低它们的毒性。然而，这种治疗并不能完全消除这些部分的毒性。这可能与残留丙烯酸酯(和甲基丙烯酸酯)单体的存在有关，因为它们是众所周知的吸入、吞咽和皮肤接触的有毒化合物。已知丙烯酸酯可引起细胞毒性、心血管衰竭、胃肠道问题、呼吸问题和发育畸形。然而，市面上广泛使用的3D打印树脂大多是由I型或II型光引发剂光引发的丙烯酸酯(如牙科用树脂)。因此，我们考虑使用改性植物油作为单体。植物油本身，除干性油外，对光聚合的反应性很低。植物油是一种可再生资源，可作为可靠的单体使用，但许多应用是基于它们的丙烯酸酯衍生物准备自由基聚合。植物油的许多应用都使用其聚氨酯改性剂。然而，尽管聚氨酯可以有很多有趣和广泛的应用，在这项发明中，我们决定不使用不健康的中间体，如异氰酸酯，需要他们的制备。为了提高油脂的反应活性，同时兼顾其毒性，本发明考虑采用植物油的环氧化合物。事实上，环氧化植物油是更环保的替代品，适用于生产环氧树脂和热固性材料。环氧化合物的聚合可以通过阳离子开环聚合进行。由于最近在该领域的进展，聚合反应光源采用标准数字投影仪引发聚合成为可能。

发明内容

本发明公开了一种采用植物油的光固化3D打印技术。由于普通植物油发生的光诱导自由基聚合反应速率过于低下，因此需要将其进行环氧化改性，以提高反应速率。本发明也提出了相应的环氧化改性方法和操作步骤。

进一步地采用自由基光引发剂光催化环氧化合物的光聚合组合物，然后以与姜黄素光催化的可光聚合环氧化合物以及EPR光解技术。