可固化胶凝油墨组合物制造技术

本发明专利技术提供了可固化相变胶凝油墨组合物，其包括包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂。

Curable gelled ink composition

The present invention provides curable phase gel ink composition, which comprises a phase change ink carrier includes at least one acrylate monomer, oligomer or prepolymer; acryloyl morpholine; at least one gelling agent, wherein the gelling agent and carrier miscible phase change ink; photoinitiator; and optionally colorant.

【技术实现步骤摘要】
可固化胶凝油墨组合物
技术介绍
本文公开了油墨组合物，在实施例中，公开了适合于三维打印应用并且具有打印图像或由其打印的三维物体的可喷射性、所需机械特征和高分辨率的混溶胶凝油墨组合物。更具体地公开了可固化相变胶凝油墨组合物，其包括包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂。在“材料喷射”数字制造过程中，更通常地称为多喷射建模(MJM)，使用可固化油墨例如可紫外线辐射固化(可UV固化)油墨来打印结构特征。喷射的、可UV固化的油墨在喷射时必须维持额定的低粘度，这通常限制油墨在铺设以制造物体时的流变行为。由于有限的流变范围，油墨通常在打印时扩散并限制可实现的分辨率。近来，建议使用专有的UV凝胶油墨作为基础材料，以使用多喷嘴建模来打印高分辨率物体。美国专利8,916,084在其摘要中描述了用于制造三维物体的方法，所述方法包括：将第一量的可紫外固化的相变油墨组合物设置在打印区域表面上，所述可紫外固化的相变油墨组合物包含任选的着色剂和相变油墨载体，所述相变油墨载体包含可辐射固化的单体或预聚物，光引发剂，反应性蜡和胶凝剂；相继设置另外量的可紫外固化的相变油墨组合物以产生三维物体；并且使可紫外固化的相变油墨组合物固化。美国专利8,940,935在其摘要中描述了具有式I结构的双脲胶凝剂其中R和R’各自彼此独立地是选自下述的饱和脂肪族烃基：(1)线型脂肪族基团、(2)支化脂肪族基团、(3)环状脂肪族基团、(4)包含环状和非环状部分两者的脂肪族基团，所述饱和脂肪族烃基的任何碳原子均可任选被烷基(环状或非环状)取代，其中(1)和(2)基团具有约1至约22碳原子的碳数目，并且其中(3)和(4)基团具有约4至约10个碳的碳数目；并且X选自下述：(i)亚烷基、(ii)亚芳基、(iii)亚芳基烷基和(iv)亚烷基芳基。美国专利9,006,478在其摘要中描述了具有式I结构的二氨基甲酸酯胶凝剂其中R1和R1’各自彼此独立地是选自下述的C1-C22饱和脂肪族烃基：(1)线型脂肪族基团、(2)支化脂肪族基团、(3)环状脂肪族基团、(4)包含环状和非环状部分两者的脂肪族基团，所述饱和脂肪族烃基的任何碳原子均可任选被烷基(环状或非环状)取代，其中(1)和(2)基团具有约1至约22碳的碳数目，并且其中(3)和(4)基团具有约4至约10个碳的碳数目；并且X选自下述：(i)亚烷基、(ii)亚芳基、(iii)亚芳基烷基、(iv)亚烷基芳基。美国专利8,882,256在其摘要中描述了可固化固体油墨，其在室温下为固体，并且在熔融油墨应用于基底的升高的温度下熔融。特别地，可固化固体油墨包含对油墨赋予自流平能力的低分子量酰胺胶凝剂。还公开了用于制备酰胺胶凝剂的方法和包含酰胺胶凝剂的油墨。然而，胶凝剂不一定与可光聚合的基础组分(凝胶强度所需的)混溶，并且作为3D物体打印的某些现有的二维UV胶凝油墨制剂无法始终实现功能性物体所需的机械性质。在多喷射建模(MJM)过程中，将含有液体单体的制剂逐层喷射到基底上，穿插通过辐射如紫外(UV)线的固化步骤。因此，三维物体随着时间过去构建。用于MJM的可UV固化材料可以广泛多样的物理特征(例如拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度等等)获得，但可限于可获得的可实现的分辨率。改善分辨率的一种方法是减小油墨的墨滴尺寸；然而，对于已视为与诸如塑料注塑成型的生产过程相比较缓慢的系统，该策略可严重影响流通量。多喷射建模(MJM)添加制造过程已用于使用常规可UV固化油墨来打印结构特征。该方法已用于例如打印透明玻璃状、透明和/或有色物体。然而，垂直边缘和精细特征的保真度可受到必要低粘度(例如约10厘泊)可喷射油墨的墨滴扩散影响。近来，建议使专有的UV凝胶油墨作为构建材料，以使用多喷射建模来打印物体。通过在低于凝胶点的温度下的凝胶诱导的相变转变，UV凝胶油墨具有限制在打印时的扩散的固有能力。然而，现有的二维油墨制剂在一些情况下已显示出用于打印功能性物体的不足。这些材料形式的几个早期迭代是脆性的并且缺乏所需机械稳固性。因此，尽管先前的油墨组合物适合于其预期目的，但需要具有新的油墨设计，在实施例中新的可光固化油墨组合物，以实现高分辨率和功能性质两者。还需要的是提供混溶的胶凝剂组分和可固化组分的油墨组合物。再进一步需要的是包含混溶的胶凝剂和可固化组分的油墨组合物，所述油墨组合物提供高凝胶强度。
技术实现思路
本专利技术描述了可固化相变胶凝油墨组合物，其包括包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂。本专利技术还描述了用于制造三维物体的方法，其包括：将第一量的包含可固化相变胶凝油墨组合物的可固化相变胶凝油墨组合物设置在打印区域表面上，所述可固化相变胶凝油墨组合物包括包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂；相继设置另外量的油墨组合物以产生三维物体；和使可紫外固化的相变油墨组合物固化。本专利技术还描述了用于制备可固化相变胶凝油墨组合物的方法，其包括组合包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂。附图说明图1是显示在不同胶凝剂负载下的低分子量胶凝油墨的复数粘度(y轴，厘泊)相对于温度(x轴，℃)的图。图2是显示在不同胶凝剂负载下的标准分子量胶凝油墨的复数粘度(y轴，厘泊)相对于温度(x轴，℃)的图。图3是显示在不同胶凝剂负载下的高分子量胶凝油墨的复数粘度(y轴，厘泊)相对于温度(x轴，℃)的图。图4是根据本文实施例的打印胶凝油墨的图示，其显示正像(线)。图5是根据本文实施例的打印胶凝油墨的图示，显示负像(孔)。具体实施方式提供新的油墨设计以实现用于打印三维物体的合适性质，包括可喷射性、功能机械性质和高分辨率。本专利技术描述了油墨制剂，所述油墨制剂含有可与所选胶凝剂混溶的可辐射固化组分，在实施例中，可紫外(UV)辐射固化组分。在实施例中，这样选择用于3D打印油墨的单体和低聚物，使得胶凝剂的分子量分数的选择允许胶凝剂的完全混溶性。所得到的三维油墨证实温度诱导的相变流变曲线。在实施例中，基于油墨组合物的总重量，胶凝剂含量为按重量计约5重量百分比至约25重量百分比，并且胶凝剂组合与基础油墨组分混溶。所得到的油墨制剂证实根据对三维打印和后加工的要求的可喷射性和热机械性质。最后，与含有三维油墨的商业非凝胶相比较，清楚地证实了更高分辨率的精细特征，归于在低于凝胶点的温度下由凝胶转变诱导的流变曲线。本文的油墨组合物包含适合于打印三维物体的可辐射固化的，在实施例中，可紫外(UV)辐射固化的组分和胶凝剂，其中可辐射固化组分与胶凝剂混溶。所得到的油墨组合物证实温度诱导的相变流变曲线。油墨组合物特别适合于打印三维物体。在实施例中，油墨组合物含有丙烯酰基吗啉或者丙烯酰基吗啉单体、其他丙烯酸酯、范围从低粘度到高粘度的不同丙烯酸酯低聚物(例如氨基甲酸酯、环氧树脂、苯氧树脂等等)的混合物、胶凝剂和光引发剂。在实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可固化相变胶凝油墨组合物，其包括：包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂。

【技术特征摘要】
2016.03.23 US 15/0783231.一种可固化相变胶凝油墨组合物，其包括：包含至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物的相变油墨载体；丙烯酰吗啉；至少一种胶凝剂，其中所述胶凝剂与相变油墨载体混溶；光引发剂；和任选的着色剂。2.根据权利要求1所述的油墨组合物，其中所述相变油墨载体包含至少一种三丙烯酸酯、至少一种单丙烯酸酯和至少一种二丙烯酸酯；和其中所述三丙烯酸酯对单丙烯酸酯和二丙烯酸酯的比率为约0.05至约0.5。3.根据权利要求1所述的油墨组合物，其中所述至少一种丙烯酸酯单体、低聚物或预聚物选自三官能脂肪族氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、环氧丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧基乙基酯、丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯及其组合。4.根据权利要求1所述的油墨组合物，其中所述胶凝剂是具有下式的化合物其中R1和R1’各自彼此独立地选自下述：5.一种用于制造三维物体的方法，其包括：将第一量的可固化相变胶凝油墨组合物设置在打印区域表面上，所述可固化相变胶凝油墨组合物包括包含至少一种丙烯酸酯单体、低...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·乔普拉，C·摩尔拉格，M·P·布莱顿，B·乔莎克瑞恩，S·A·吉达维，G·西斯勒，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US