牛油果油与木质素基可生物降解混合树脂：迈向可持续 3D 打印新征程

为降低对石油基塑料的依赖、减轻环境污染，研究人员探索开发高度生物基、可 3D 打印的树脂。他们用丙烯酸化牛油果油和木质素基纳米容器制备混合树脂，该树脂可 3D 打印，制品热稳定性好且可生物降解，推动了环保 3D 打印材料发展。

　　在科技飞速发展的当下，3D 打印技术凭借独特优势，逐渐融入各个领域。从精美的手工艺品制作到复杂的工业零件生产，它都展现出强大的潜力。然而，这项技术背后却隐藏着环境隐忧。目前，用于光敏 3D 打印的单体 / 低聚物大多是化石资源合成的（甲基）丙烯酸酯树脂，这些材料既非生物基，固化后也不可生物降解或回收。随着 3D 打印机的日益普及，其对环境的污染问题不容忽视。为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项针对可持续 3D 打印材料的研究。他们成功开发出一种新型的、高度生物基的树脂，用于光固化立体造型（SLA）3D 打印。该研究成果发表在《European Polymer Journal》上，为 3D 打印材料的可持续发展开辟了新方向。

研究人员在这项研究中主要运用了以下关键技术方法：首先，通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和质子核磁共振（¹H NMR）光谱对牛油果油的丙烯酸化过程进行监测和分析，以此确定丙烯酸化的效果；其次，利用动态光散射（DLS）、热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）以及光学显微镜（OM）、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）等技术，对制备的混合树脂及 3D 打印制品进行全面表征，从微观结构到热性能等多方面深入研究材料特性。

研究结果

1. 丙烯酸化牛油果油的制备与表征：研究人员利用 FT-IR 和¹H NMR 光谱对牛油果油（AO）的丙烯酸化进行研究。AO 的 FT-IR 光谱在 3007、1740 和 1655 cm^‐1处呈现出与文献相符的特征振动。丙烯酸化后，这些振动发生变化，证明丙烯酸化反应成功进行，且牛油果油的丙烯酸化接枝率高达 72%。
2. 混合树脂的 3D 打印性能：将合成的木质素基纳米容器（LNC）和不含木质素的纳米容器（ENC）分别以 1wt% 和 3wt% 的比例添加到丙烯酸化牛油果油（AAO）中，制备出混合树脂 AAO-LNC 和 AAO-ENC。这些混合树脂均能通过 LCD-SLA 技术成功进行 3D 打印，且打印出的模型细节丰富，表明该混合树脂具有良好的 3D 打印性能。
3. 3D 打印制品的性能：通过 TGA 和 DSC 分析发现，3D 打印制品具有良好的热稳定性。同时，将打印制品置于堆肥环境中，发现其能够缓慢生物降解，说明该材料在环保方面具有显著优势。

研究结论与讨论

这项研究成功开发了一种新型的、高度生物基的树脂，用于光固化立体造型 3D 打印。通过将丙烯酸化牛油果油与含木质素或不含木质素的纳米容器相结合，为石油基树脂提供了一种可持续的替代品。牛油果油丙烯酸化过程中获得的高接枝密度（72%）确保了有效交联，使得 3D 打印模型能够精确呈现。打印制品良好的热稳定性和生物降解性，为其在众多领域的应用奠定了基础。这一研究成果不仅为 3D 打印材料的可持续发展提供了新的解决方案，还有助于推动相关产业朝着更加环保的方向发展。在未来，有望基于此研究进一步优化材料性能，拓展其应用范围，为可持续发展做出更大贡献。