生物基丙烯酸酯光固化树脂立体光刻3D打印配方
摘要：为了促进循环经济转型，可再生材料的可用性3D打印材料变得越来越重要。这里，
我们报告了复杂形状的成功制造生物基丙烯酸酯光敏聚合物树脂的原型，采用商用立体光刻设备（SLA）3D打印机。四种具有生物基含量的独特树脂已经开发了34％到67％的范围。所有配方表现出足够的粘度并且很容易聚合可通过基于紫外线激光器的SLA工艺实现。3D打印树脂中的双键浓度会导致硬挺和热弹性3D打印产品。高粘度树脂导致具有复杂结构的高分辨率原型微结构和出色的表面光洁度，可与商业不可再生树脂媲美。这些进步可以促进生物基树脂在通过立体光刻3D打印方法构建新的可持续产品中的广泛应用。
引言：增材制造或3D打印可提供设计自由度，高效的产品开发和按需生产，不需要原材料和原材料的大规模制造和全球物流；3D打印只需要本地的原材料和3D打印机的物流。生物材料由可再生资源生产，例如有机生物质，而不是化石燃料，因此可以减少增材制造对环境的影响。因此，使用可再生材料进行3D打印可实现本地化制造新的创新和可持续产品。最终，这提供了实现生物基通过设计的机会循环经济。
目前，可以使用多种3D打印技术，允许高效生产三维物理通过逐层添加来自数字模型的对象材料。熔融沉积建模（FDM）是一种低成本基于热挤压的快速成型工艺塑料长丝以及将熔融材料沉积到阶段。使用基于生物的聚合物，例如聚乳酸（PLA）在单丝中引起了很多关注，因为结合3D打印的独特特性可再生性和生物相容性。另外，生命周期分析表明，能源需求制造聚合物产品最多可减少64％在PLA上应用低成本FDM打印时。尽管FDM是使用最广泛的快速原型技术，增材制造始于1980年代，赫尔公司开发的立体光刻设备（SLA）在3D Systems。SLA依靠逐层固化，通过紫外线激光固化液态光敏聚合物树脂。如果改用投光器，则将整个层同时照射紫外线，该过程称为数字光处理（DLP）。通过SLA进行增材制造或DLP工艺适用于高分辨率原型制作和（生物）医疗设备的制造，例如牙科植入物和特定于患者的支架，用于组织再生。尽管加工速度很快，但仍具有出色的表面光洁度，并且极高的特征分辨率（5-50mu;m），后固化需要印刷品以保证任何物品的转换未反应的群体。此外，目前的商业照片
聚合物树脂价格昂贵且基于化石，因此非可再生。
SLA / DLP树脂通常需要光固化部分多官能环氧或（甲基）丙烯酸酯单体，以确保交联。环氧树脂以逐步增长的方式固化在胺或酸酐存在下，而丙烯酸酯单体通常会经历自由基链增长聚合物化。典型的丙烯酸酯光敏树脂由以下几种组成（多）官能单体，低聚物，光引发剂和一个光吸收器。吸收器功能是为了控制入射光的穿透深度进行聚合。热固性机械性能聚合物与基础分子密切相关结构取决于单体组成，光引发剂的浓度和固化条件。高交联密度导致增加的刚度和较高的热稳定性，而韧性降低。确实，尽管它们的快速固化和良好的空间分辨率，丙烯酸酯体系通常表现出低韧性，并倾向于变脆，由于其高交联密度和不均匀的构造。
近年来，数量有限的可生物降解光敏聚合物树脂已被开发并应用于立体平版印刷。这个概念最初是由Matsuda等人报道，他们开发了碳酸三亚甲基酯和聚（ε-己内酯）用于制造可生物降解的立体光刻微结构。光交联的聚富马酸丙二醇酯在SLA中应用以构建复杂的3D支架骨组织工程应用。多孔网络陀螺结构的脚手架被精确地制造通过光交联可生物降解的聚（D，L-丙交酯）甲基丙烯酸酯末端官能化的大分子单体。
生产的生物基光固化树脂的可用性来自可再生资源的资源更加稀缺。微支架使用生物基不饱和物通过立体光刻法制备聚酯，使用苯乙烯或甲基丙烯酸羟乙酯作为交联剂。最近，苗和他的同事利用大豆油环氧化丙烯酸酯具有生物相容性和用于SLA的可再生液态树脂和固化树脂
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