绿色增材制造新突破：室温光聚合3D打印用环氧化植物油

本文创新性地开发了基于三种环氧化植物油（金刚棕榈油、葡萄籽油、蓖麻油）的光固化体系，首次实现室温低光强条件下无丙烯酸单体的VAT 3D打印。通过电荷转移复合物（CTC）引发阳离子光聚合，环氧转化率达60-78%，生物基含量>97%，为可持续高性能树脂提供了新路径（EMPO/EGSO/ECO-ITX/CUR体系）。

　　

Highlight

本研究首次报道了基于全环氧植物油体系在室温光聚合3D打印中的应用突破。通过金刚棕榈油（EMPO）、葡萄籽油（EGSO）和蓖麻油（ECO）的绿色环氧化工艺（双键转化率100%），结合异丙基硫杂蒽酮（ITX）或姜黄素（CUR）与碘鎓硼酸盐光引发剂形成的电荷转移复合物（CTC），在120秒照射内实现60-78%的环氧转化率。所有配方均展现卓越的可持续性指标：生物基含量>97%、生物碳>50%、凝胶分数>99%。动态力学分析（DMA）揭示了EGSO/ECO对玻璃化转变温度（T_g）和交联密度的调控作用，ITX体系更成功打印出复杂三维结构，为绿色高性能增材制造开辟新途径。

Materials

实验采用巴西产金刚棕榈油（MPO）、葡萄籽油（GSO）和蓖麻油（CO），通过乙酸/过氧化氢/Amberlite? IR-120催化体系进行环氧化。光敏剂选用ITX（97%）和天然色素CUR（≥80%），阳离子光引发剂为碘鎓盐（Iod）。核磁共振（¹H NMR）显示MPO碘值107.1 g I₂/100g（平均每个分子含3.8个双键），环氧化后乙烯基质子信号（5.34 ppm）完全消失，环氧基质子特征峰（2.87-3.21 ppm）显著出现。

Conclusions

该工作成功开发出首个可在商用3D打印机上实现室温成型的全环氧植物油树脂体系，突破了传统环氧树脂需高温固化或丙烯酸共聚的限制。EMPO作为活性稀释剂有效调节粘度，ITX/CUR-CTC机制实现低能耗光固化，材料性能可调且完全避免石油基单体，完美契合联合国可持续发展目标（SDG 9/12/13）。这项技术为生物基光敏材料在精密医疗器械、可降解植入物等生命科学领域的应用提供了新可能。