[发明专利]一种可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件及其制备方法和应用，涉及3D打印液态树脂材料技术领域。该方法包括将丙烯酸酯单体与RAFT试剂、动态交联剂以及光引发剂混合配成3D打印光敏树脂溶液，经3D打印并固化后，获取三维结构的具有表面活性的高分子制件。本发明制得的材料具有较好的可回收性以及表面直接功能化能力，并且可以通过DLP 3D打印技术实现高精度制造。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及3D打印液态树脂材料的制备，具体涉及一种可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件及其制备方法和应用。

背景技术

光固化3D打印技术具有精度高、结构制造复杂、制造速度快、对各种材料的适应性等优点，是目前极具吸引力的增材制造方法之一。近年来，基于光固化原理的3D打印技术已大量应用形状记忆聚合物、光致变色/光致发光材料、导电聚合物、生物医学材料、可回收材料等先进功能材料，引领了3D打印在生物医学、执行器/传感器、机器人、航空航天等各个领域的应用。

近年来，可逆失活自由基聚合(RDRP)方法被引入到基于光固化的3D打印中。这些方法构建的三维结构由于其聚合物网络含有动态化学键，能够在特定条件下发生网络重排。更有趣的是，通过该方法打印的三维结构可以直接在原有的聚合物网络中“插入”新的功能单体，表现出新的特性。此外，RDRP方法还在聚合物链上引入了可逆共价键，包括原子转移自由基聚合(ATRP)中的烷基-假卤素键、可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合中的烷基-硫键等。这些可逆共价键使材料在特殊条件下通过聚合网络重组表现出自愈行为。基于RDRP方法的聚合物链在光固化的3D打印中呈现出更均匀的聚合物网络。这有利于提高材料的力学特性。

光固化3D打印技术需要形成交联网络，这给再加工和回收带来了困难。因此，光固化3D打印的结构再加工和回收逐渐成为研究者关注的问题。通过引入动态共价聚合物网络可以使得材料具备热可回收性能。然而，回收材料通常不能直接参与到下一步光固化型3D打印中。为此，本发明提供一种可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件及其制备方法和应用。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的不足，主要是光固化3D打印技术需要形成交联网络，这给再加工和回收带来了困难，通过引入动态共价聚合物网络可以使得材料具备热可回收性能。然而，回收材料通常不能直接参与到下一步光固化型3D打印中的技术问题。本发明提供一种可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件及其制备方法和应用，该方法制得的材料具有较好的可回收性以及表面直接功能化能力，并且可以通过DLP 3D打印技术实现高精度制造。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于制备可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件的组合物，所述组合物包括：丙烯酸酯单体与RAFT试剂、动态交联剂以及光引发剂。

优选的，所述RAFT试剂为三硫代碳酸二苄基酯；

所述动态交联剂为丙-2-烯酸-4,6,11-三氧亚基-3,7,10-三氧杂十三-12-烯-1-基酯(BAM)；

所述光引发剂为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦。

优选的，所述丙烯酸酯单体包括丙烯酸-2-羟乙酯。

优选的，所述RAFT试剂与丙烯酸酯单体的摩尔比为1：25～100；

所述动态交联剂与丙烯酸酯单体摩尔比为1:1～19；

所述光引发剂与丙烯酸酯单体的质量比为2～4:100。

本发明第二方面提供上述组合物在制备可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件中的应用。

本发明第三方面提供一种可循环3D打印的具有表面活性的高分子制件，所述高分子制件由包含权利要求1～4任一项所述组合物的原料制备得到；

所述高分子制件能够回收并循环打印。