用于三维打印的光固化性组合物制造技术

一种三维打印光固化性组合物包括按所述组合物的总重量计，20重量％至70重量％的丙烯酸氨基甲酸酯组分、20重量％至60重量％的多官能性环氧组分、1重量％至15重量％的单体组分和1重量％至8重量％的光引发剂组分。所述丙烯酸氨基甲酸酯组分包括丙烯酸酯与异氰酸酯封端的预聚物的封端反应产物且所述异氰酸酯封端的预聚物为聚异氰酸酯与至少一种具有至少3000g/mol的分子量的多元醇的反应产物。所述多官能性环氧组分包括一种或多种多官能性环氧化物。所述单体组分包括多官能性丙烯酸酯单体和多官能性乙烯基醚单体中的至少一个。

Stereolithography for three dimensional printing

A photocurable composition including 3D printing according to the total weight of the composition, a polyfunctional epoxy group acrylic urethane group of 20 to 70 wt.%, 20 to 60 wt.%, 1 to 15 wt.% of monomer and 1 weight% to 8 wt% of light initiator component. The acrylic carbamate component comprises a capping reaction product of acrylate and isocyanate terminated prepolymer, and the isocyanate terminated prepolymer is a reaction product of polyisocyanate and at least one polyol with molecular weight of at least 3000g/mol. The polyfunctional epoxy component includes one or more multifunctional epoxides. The monomer component includes at least one of the polyfunctional acrylate monomers and the multifunctional vinyl ether monomers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维打印的光固化性组合物
实施例涉及用于三维打印应用(也称为增材制造(additivemanufacturing))的基于丙烯酸氨基甲酸酯/环氧树脂的光固化性组合物、使用其组合物的三维打印应用和使用其组合物的三维打印方法。
技术介绍
三维(3-D)打印允许通过使用调配用于3-D打印的材料直接从计算机辅助设计产生物体，其已经设计以产生满足特定最终使用要求的物体。举例来说，在寻求柔性部件的情况下，可寻求提供指定范围内的肖氏A硬度(ShoreAhardness)、拉伸强度和伸长率％的材料。如美国专利第6,569,373号中所论述，3-D打印允许使用二维层构建物体。举例来说，一种称为立体光刻的方法通过首先将构建平台降低至称为光敏树脂的成膜材料的桶中。接着，所需打印部分的薄截面通过用光化辐射源追踪形状的区域而聚合。此后，后续截面层在先前层的顶部上固化以获得3-D打印物体。
技术实现思路
实施例可通过提供用于基于柔性材料的物体的三维打印光固化性组合物而实现，其中以组合物的总重量计，组合物包括20重量％至70重量％的丙烯酸氨基甲酸酯组分、20重量％至60重量％的多官能性环氧组分、1重量％至15重量％的单体组分和1重量％至8重量％的光引发剂组分。丙烯酸氨基甲酸酯组分包括丙烯酸酯与异氰酸酯封端的预聚物的封端反应产物且异氰酸酯封端的预聚物为聚异氰酸酯与至少一种具有至少3000g/mol的分子量的多元醇的反应产物。多官能性环氧组分包括一种或多种多官能性环氧化物。单体组分包括多官能性丙烯酸酯单体和多官能性乙烯基醚单体中的至少一个。附图说明图1说明与根据实施例的组合物一起使用的例示性三维打印设备。确切地说，图1说明基于立体光刻的三维打印设备的例示性类型。具体实施方式实施例涉及用于使用三维打印设备打印三维柔性物体的光固化性组合物。柔性物体意指通过具有等于或小于95且任选地等于或大于40(例如根据ASTMD2240)的可测量肖氏A硬度的材料形成的具有柔性的物体。根据实施例，呈膜形式的柔性材料具有相对高断裂伸长率％(例如至少50％和/或50％至300％)和相对高拉伸强度(例如至少900psi和/或900psi至3500psi)。存在多种三维打印装置，所述装置可通过处理馈入材料以获得最终打印物体的方法而不同。举例来说，三维打印设备可利用基于立体光刻的打印方法，所述方法包括用三维可打印调配物构建物体和固化所述物体。例示性基于立体光刻的打印方法可利用以下方法中的一个：(i)通过经由喷墨头分配树脂调配物和使用UV光源而构建物体，(ii)在浴槽中且使用激光系统构建物体(例如倒置)，和(iii)使用浴槽和UV光源构建物体(例如沿相反的方向)。举例来说，一种此类基于立体光刻的打印装置通过用激光追踪每一截面而将感光聚合物树脂的连续层固化到衬底平台上。在另一实例中，光敏树脂可使用喷墨头处理，其中截面图案沉积到表面上且在曝光于喷墨头之后的UV灯时固化。参看图1，例示性基于立体光刻的三维打印设备包括激光1和扫描仪系统2，激光1向扫描仪系统2提供第一激光束3。扫描仪系统2向立体光刻桶5提供第二激光束4。立体光刻桶5包括构建平台6和液体光敏树脂材料7，构建平台6浸没于所述材料中。使用第二激光束4和液体光敏树脂材料7，在构建平台6上形成膜层8(用于形成三维打印物体)。膜层8可分别形成固化树脂层。根据实施例，用于基于柔性材料的物体的光固化性组合物(例如三维打印光固化性组合物)包括按光固化性组合物的总重量计的20重量％至70重量％(例如25重量％至65重量％、35重量％至60重量％、35重量％至55重量％、35重量％至50重量％、45重量％至50重量％等)的丙烯酸氨基甲酸酯组分。丙烯酸氨基甲酸酯组分包括丙烯酸酯与异氰酸酯封端的预聚物的封端反应产物，其中异氰酸酯封端的预聚物为聚异氰酸酯与至少一种具有至少3000g/mol(例如在3000g/mol与12,000g/mol之间、3500g/mol至10,000g/mol、3800g/mol至8,200g/mol等)的分子量的衍生多元醇的反应产物。丙烯酸氨基甲酸酯组分可包括一种或多种丙烯酸氨基甲酸酯，其为丙烯酸酯与异氰酸酯封端的预聚物的封端反应产物，其中异氰酸酯封端的预聚物为聚异氰酸酯与至少一种具有至少3000g/mol的分子量的衍生多元醇的反应产物。按组合物的总重量计，组合物进一步包括20重量％至60重量％(例如30重量％至60重量％、30重量％至55重量％、35重量％至50重量％、35重量％至45重量％等)的多官能性环氧组分(就环氧官能性而言的多官能性)。多官能性环氧组分可包括一种或多种多官能性环氧化物，例如一种或多种双官能性环脂族环氧化物和/或一种或多种双官能性芳族环氧化物。举例来说，按多官能性环氧组分的总重量计，多官能性环氧组分可以5重量％至100重量％(例如5重量％至60重量％、5重量％至40重量％、5重量％至30重量％、5重量％至20重量％、5重量％至15重量％、5重量％至10重量％等)的量包括一种或多种双官能性芳族环氧化物(如包括一个芳族基的二环氧化物，例如二氧化二乙烯基苯)。丙烯酸氨基甲酸酯组分与多官能性环氧组分的比率可为0.5:1.5至1.5:0.5和/或0.8:1.2至1:2.0.8。举例来说，当丙烯酸氨基甲酸酯组分的量显著高于(例如大至少三倍)多官能性环氧组分的量时，可能无法实现用于使用三维打印形成柔性物体的足够断裂伸长率％以及足够拉伸强度。当多官能性环氧组分的量显著高于(例如大至少三倍)丙烯酸氨基甲酸酯组分的量时，可能无法实现用于使用三维打印形成柔性物体的足够断裂伸长率％以及足够拉伸强度。按组合物的总重量计，组合物也包括1重量％至15重量％的单体组分，所述单体组分包括多官能性丙烯酸酯单体(具有超过一个丙烯酸酯官能团)和多官能性乙烯基醚单体(具有超过一个乙烯基官能团)中的至少一个。以另一种方式说明，单体组分可包括一种或多种多官能性丙烯酸酯单体和/或一种或多种多官能性乙烯基醚单体。举例来说，单体组分可包括一种或多种二丙烯酸酯单体和/或一种或多种二乙烯基醚单体。单体组分可至少部分用作反应性稀释剂。另外，按组合物的总重量计，组合物包括1重量％至8重量％的光引发剂组分。光引发剂组分可包括自由基光引发剂和/或阳离子型光引发剂。在例示性实施例中，包括自由基光引发剂和阳离子型光引发剂两者。丙烯酸氨基甲酸酯组分丙烯酸氨基甲酸酯组分包括至少一种衍生自多元醇组分的丙烯酸氨基甲酸酯，所述多元醇组分包括至少一种多元醇，例如使用双金属氰化物(DMC)催化剂或基于碱金属氢氧化物和/或碱金属甲氧化物的催化剂。丙烯酸氨基甲酸酯组分包括丙烯酸酯(一种或多种丙烯酸酯)与异氰酸酯封端的预聚物组分的封端反应产物，而异氰酸酯封端的预聚物组分为聚异氰酸酯(一种或多种聚异氰酸酯)与包括至少一种具有至少3000g/mol的分子量的多元醇的多元醇组分的反应产物。多元醇可为聚醚多元醇。举例来说，多元醇组分可包括任何聚醚多元醇，且排除其它多元醇，如聚酯多元醇。举例来说，丙烯酸氨基甲酸酯为基于聚氨基甲酸酯的预聚物(例如衍生自聚异氰酸酯)与至少一种仅使用基于DMC的催化剂合成以形成已经历丙烯酸酯封端的异氰酸酯封端的预聚物的多元醇的反应产物。除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于柔性材料的物体的三维打印光固化性组合物，所述组合物包含：按所述组合物的总重量计，20重量％至70重量％的丙烯酸氨基甲酸酯组分，所述丙烯酸氨基甲酸酯组分包括丙烯酸酯与异氰酸酯封端的预聚物的封端反应产物，所述异氰酸酯封端的预聚物为聚异氰酸酯与至少一种具有至少3000g/mol的分子量的多元醇的反应产物；按所述组合物的总重量计，20重量％至60重量％的包括一种或多种多官能性环氧化物的多官能性环氧组分；按所述组合物的总重量计，1重量％至15重量％的包括多官能性丙烯酸酯单体和多官能性乙烯基醚单体中的至少一个的单体组分；和按所述组合物的总重量计，1重量％至8重量％的光引发剂组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.23 US 62/1366871.一种用于基于柔性材料的物体的三维打印光固化性组合物，所述组合物包含：按所述组合物的总重量计，20重量％至70重量％的丙烯酸氨基甲酸酯组分，所述丙烯酸氨基甲酸酯组分包括丙烯酸酯与异氰酸酯封端的预聚物的封端反应产物，所述异氰酸酯封端的预聚物为聚异氰酸酯与至少一种具有至少3000g/mol的分子量的多元醇的反应产物；按所述组合物的总重量计，20重量％至60重量％的包括一种或多种多官能性环氧化物的多官能性环氧组分；按所述组合物的总重量计，1重量％至15重量％的包括多官能性丙烯酸酯单体和多官能性乙烯基醚单体中的至少一个的单体组分；和按所述组合物的总重量计，1重量％至8重量％的光引发剂组分。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括40重量％至60重量％的所述丙烯酸氨基甲酸酯组分、35重量％至55重量％的所述双官能性环脂族环氧化物和5重量％至15重量％的所述单体组分。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述多官能性环氧组分包括一种或多种双官能性环脂族环氧化物和一种或多种双官能性芳族环氧化物。4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述一种或多种双官能性芳族环氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·莱特科，W·H·希斯，N·威尔莫特，S·克莱森斯，W·L·海讷，A·C·科尔森，S·W·金，J·G·彭德格斯特，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US