包含金属双(二硫醇烯)配合物的熔合剂制造技术

熔合剂的一个实例包含金属双(二硫醇烯)配合物、硫醇表面活性剂、极性非质子溶剂、以及余量的水。在制造熔合剂的方法的一个实例中，使金属双(二硫醇烯)配合物暴露于包含还原剂和硫醇表面活性剂的水溶液，以形成还原的金属双(二硫醇烯)配合物并使所述还原的金属双(二硫醇烯)配合物溶解在水溶液中。将该水溶液混入包含水溶性有机溶剂和选自乳化剂、表面张力降低剂、润湿剂、阻垢剂、抗减速剂、螯合剂、抗微生物剂及其组合的添加剂的载体中。该熔合剂可用于三维打印方法和/或并入三维打印系统中。

A Fusion Agent Containing Metal Bis (Dimercaptan) Complexes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含金属双(二硫醇烯)配合物的熔合剂专利技术背景三维(3D)打印可以是一种用于由数字模型制造三维固体部件的增材打印方法。3D打印通常用于产品快速原型设计、模具生成、母模生成和小批量制造。一些3D打印技术被认为是增材方法，因为它们涉及施加连续的材料层。这不同于传统的加工过程(其通常依赖于去除材料以生成最终的部件)。3D打印常常需要固化或熔合构建材料，这对于一些材料而言可以使用热辅助挤出、熔融或烧结来实现，对于其它材料可以使用数字光投影技术来实现。附图概述通过参照下列详述和附图，本公开的实例的特征将变得明显，在下列详述和附图中，同样的附图标记对应于类似(虽然也许并不相同)的组件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可以或可以不结合它们出现在其中的其它附图来进行描述。图1是本文中公开的3D打印系统的一个实例的简化等距示意图；图2A至2D是描绘使用本文中公开的3D打印方法的实例形成3D部件的示意性部分截面视图；图3是描绘两种对比熔合剂和本文中公开的熔合剂的一个实例的吸光度(y轴)vs.波长(nm，x轴)的图；图4A和4B是用本文中公开的熔合剂的实例形成的示例性3D打印部件的原始彩色摄影图像的黑白显示图；和图5是图解制造本文中公开的熔合剂的一个实例的方法的一个实例的流程图。专利技术详述本文中公开的三维(3D)打印方法和3D打印系统的实例采用多射流熔融(MJF)。在MJF过程中，将构建材料(也称为构建材料粒子)的整个层暴露于辐射，但是该构建材料的所选区域(在一些情况下小于整个层)熔合和硬化以成为3D部件的一层。使熔合剂选择性沉积接触该构建材料的所选区域。熔合剂能够渗透到构建材料层中，并铺展到构建材料的外部表面上。这种熔合剂能够吸收辐射并将吸收的辐射转化为热能，其转而又熔融或烧结与熔合剂接触的构建材料。这导致构建材料熔合、粘结、固化等等，以形成3D部件的层。本文中所用的术语“3D打印部件”、“3D部件”或“部件”可以是完整的3D打印部件或3D打印部件的一层。用于MJF的一些熔合剂倾向于在可见区域(400nm-780nm)中具有显著的吸收(例如80％)。这种吸收在3D打印过程中产生适于熔合的热量，这导致产生具有机械完整性和相对均匀的机械性质(例如强度、断裂伸长率等等)的3D部件。但是，这种吸收也导致了强烈着色(例如黑色)的3D部件。在一些情况下，产生强烈着色的部件是不合意的。反而，可能合意的是生成白色、灰白色或除黑色之外的某些颜色的部件。本文中公开的熔合剂的实例(其可用于本文中公开的方法与系统的实例)含有金属双(二硫醇烯)配合物，其具有在600nm至1600nm的波长处的吸收。金属双(二硫醇烯)配合物，以及包含该配合物的熔合剂，能够吸收至少80％具有600nm至1600nm的波长的辐射。此外，取决于配合物和/或熔合剂的化学性质，金属双(二硫醇烯)配合物的吸收最大值可能经历红移(例如进一步进入向往中红外区的近红外区中)或蓝移(例如在向往可见区的近红外区中)。作为实例，该偏移可能取决于熔合剂中存在的极性非质子溶剂和/或取决于连接到该配合物上的(一个或多个)官能团的性质。与吸收可见区的熔合剂类似，包含金属双(二硫醇烯)配合物的熔合剂的吸收产生适于熔合在3D打印过程中与其接触的聚合物构建材料或聚合物复合构建材料的热量，这导致产生具有机械完整性和相对均匀的机械性质(例如强度、断裂伸长率等等)的3D部件。已经发现，极性非质子溶剂与硫醇表面活性剂的组合使得金属双(二硫醇烯)配合物i)更可溶于极性非质子溶剂，和ii)容易在室温(例如大约18℃至大约25℃)下还原。因此，金属双(二硫醇烯)配合物的初始还原可以在熔合之前开始(例如在熔合剂配制过程中)，这导致了复杂的颜色变化。要理解的是，这种颜色变化不是颜色损失(即不是本文中定义的退色)，并且初始还原的配合物仍容易吸收施加的电磁辐射。在本文中公开的实例中，在熔合过程中和/或在熔合之后可以发生金属双(二硫醇烯)配合物的进一步还原。虽然不受任何理论的束缚，据信金属双(二硫醇烯)配合物的进一步还原可能至少部分是由于熔合过程中生成的热和/或熔合后在构建平台上生成的热、熔合过程中所用的电磁辐射、熔合剂的组分、聚合物构建材料或聚合物复合构建材料、或其组合。当配合物还原时，其可以改变颜色并最终经历退色(即变为至少基本上无色)。“至少基本上无色”是指配合物的原始颜色改变或消褪至所形成的部件表现出构建材料的颜色、存在于熔合剂中的着色剂的颜色、或随后施加至构建材料的着色剂的颜色的地步。由此，含有金属双(二硫醇烯)配合物的熔合剂可用于打印白色3D部件、灰白色3D部件或彩色3D部件。可以选择极性非质子溶剂以至少部分溶解金属双(二硫醇烯)配合物并通过还原该配合物来与其反应(例如经由电子转移反应)。该还原反应可以导致金属双(二硫醇烯)配合物的吸收最大值的偏移。在一些情况下，配合物吸收最大值的偏移可能使得该配合物从3D打印过程中施加的电磁辐射中获取能量。例如，当配合物的吸收最大波长匹配辐射源的最大波长时，可以获取来自电磁辐射的能量。因此，可能合意的是使用配合物与极性非质子溶剂组合，该组合将配合物的吸收最大值移动至辐射源的波长或其波长范围内。吸收的辐射和获取的能量可以熔合与熔合剂接触的聚合物构建材料或聚合物复合构建材料的部分，并可以引发或使配合物进一步退色，即使在辐射的施加停止之后。在熔合剂中可以包含硫醇表面活性剂以稳定金属双(二硫醇烯)配合物。特别地，硫醇表面活性剂可以使该配合物更易溶于熔合剂的载体，由此减少其从载体中沉淀出来的倾向。用硫醇表面活性剂稳定金属双(二硫醇烯)配合物还可以促进金属双(二硫醇烯)配合物被极性非质子溶剂还原(即，可以使还原在室温下和在几秒钟内发生)和/或改善熔合剂的可喷射性。本文中公开的熔合剂通常包含液体载体和金属双(二硫醇烯)配合物。金属双(二硫醇烯)配合物使得熔合剂吸收波长为600nm至1600nm的辐射，这使得熔合剂能够将足够的辐射转化为热能，以使与熔合剂接触的聚合物构建材料粒子或聚合物复合构建材料粒子熔合。金属双(二硫醇烯)配合物的实例可以具有通式I：M的实例包括镍、锌、铂、钯和钼。W、X、Y和Z各自的实例包括氢(H)、苯基(Ph)、键合至R基团的苯基(即PhR)(其中R是CnH2n+1或OCnH2n+1或N(CH3)2)以及键合至R基团的硫(即SR)(其中R是CnH2n+1或OCnH2n+1或N(CH3)2)。在这些实例中，n可以大于或等于2且小于或等于12(即2≤n≤12)。当金属双(二硫醇烯)配合物具有通式I时，该金属双(二硫醇烯)配合物的强NIR吸收可能是由于二硫醇烯环附近的电子离域以及离域电子与金属中心的空d轨道的相互作用。金属双(二硫醇烯)配合物在熔合剂中的量可以是熔合剂总重量％的大约1重量％至大约3重量％。在一个实例中，存在于熔合剂中的金属双(二硫醇烯)配合物的量是熔合剂总重量％的大约1重量％。据信，这些金属双(二硫醇烯)配合物载量在具有喷射可靠性的熔合剂与电磁辐射吸收效率之间提供了平衡。如上所述，在熔合剂中可以包含极性非质子溶剂以至少部分溶解金属双(二硫醇烯)配合物并使金属双(二硫醇烯)配合物的吸收偏移。在一些情况下，这种偏移进一步进入近红外(NIR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.熔合剂，包含：金属双(二硫醇烯)配合物；硫醇表面活性剂；极性非质子溶剂；和余量的水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.熔合剂，包含：金属双(二硫醇烯)配合物；硫醇表面活性剂；极性非质子溶剂；和余量的水。2.如权利要求1中限定的熔合剂，其中所述金属双(二硫醇烯)配合物具有通式I其中：M是选自镍、锌、铂、钯和钼的金属；且W、X、Y和Z各自选自H、Ph、PhR和SR，其中Ph是苯基，且R选自CnH2n+1、OCnH2n+1和N(CH3)2，其中2≤n≤12。3.如权利要求1中限定的熔合剂，其中：所述极性非质子溶剂选自1-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)及其组合；和所述硫醇表面活性剂是十二烷硫醇。4.如权利要求1中限定的熔合剂，进一步包含着色剂。5.如权利要求1中限定的熔合剂，进一步包含选自水溶性有机溶剂、乳化剂、表面张力降低剂、润湿剂、阻垢剂、抗减速剂、螯合剂、抗微生物剂及其组合的添加剂。6.如权利要求1中限定的熔合剂，其中：所述金属双(二硫醇烯)配合物以所述熔合剂的总重量％的大约1重量％至大约3重量％的量存在；所述硫醇表面活性剂以所述熔合剂的总重量％的大约1重量％至大约5重量％的量存在；和所述极性非质子溶剂以所述熔合剂的总重量％的大约5重量％至大约50重量％的量存在。7.制造熔合剂的方法，包括：使金属双(二硫醇烯)配合物暴露于包含还原剂和硫醇表面活性剂的溶液，由此形成还原的金属双(二硫醇烯)配合物并且使所述还原的金属双(二硫醇烯)配合物溶解在所述溶液中；和将所述溶液混入载体中，所述载体包含水溶性有机溶剂和选自乳化剂、表面张力降低剂、润湿剂、阻垢剂、抗减速剂、螯合剂、抗微生物剂及其组合的添加剂。8.如权利要求7中限定的方法，其中所述暴露在大约18℃至大约25℃的温度下实现。9.如权利要求7中限定的方法，其中所述还原剂与所述水溶性有机溶剂是相同类型的极性非质子溶剂。10.如权利要求9中限定的方法，其中所述极性非质子溶剂选自1-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1-(2-羟乙基)-...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·奥卢班莫，L·赵，A·哈特曼，H·S·汤姆，K·J·埃里克森，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US