形成三维本体的方法技术

一种由混合物形成三维本体的方法，其中所述混合物可包含分散的固体聚合物颗粒和可固化粘结剂。在一个具体实施例中，所述固体聚合物颗粒可为含氟聚合物颗粒。所述方法可包括至少部分除去所述固化的粘结剂并且烧结，以获得烧结的聚合物三维本体。在一实施例中，所述烧结的三维本体可为PTFE。

The method of forming three-dimensional Ontology

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成三维本体的方法
本公开涉及一种由包含分散的固体聚合物颗粒的混合物形成三维本体的方法，并且具体地涉及由包含固体含氟聚合物颗粒的混合物形成三维本体的方法。
技术介绍
基于可辐射固化的液体材料逐层构建的聚合物三维本体的制造已引起越来越多的关注，尤其是考虑到采用自下而上的技术能够提高生产速度。三维打印的一个缺点是可使用的可固化树脂的光谱范围有限，并且形成的聚合物本体的材料类型有限。希望将可在3D打印过程中形成的聚合物材料的范围扩展至更宽范围的聚合物，诸如特别是含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)。
技术实现思路
根据一个实施例，一种形成三维本体的方法包含：提供包含可固化粘结剂和分散的固体聚合物颗粒的混合物；以及通过固化粘结剂，由混合物形成三维本体，其中形成包括从混合物的界面平移并且生长三维本体，并且固体聚合物颗粒具有的热转变温度高于固化的粘结剂的分解温度。根据另一个实施例，一种形成三维本体的方法，包含：提供包含可固化粘结剂和分散的固体聚合物颗粒的混合物，固体颗粒包括含氟聚合物；以及通过固化粘结剂，由混合物形成三维本体，其中形成包括从混合物的界面平移并且生长三维本体。附图简要说明通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。图1包括根据一个实施例的形成烧结的三维聚合物本体的工艺方案。图2A包括根据一个实施例的组件的图示，其中示出三维本体的形成的开始阶段。图2B包括根据一个实施例的组件的图示，其中示出三维本体的形成的后续阶段。图3包括示出根据一个实施例的包含分散的固体PTFE颗粒的混合物的粘度分布图。图4包括示出根据一个实施例在干燥和烧结之后所形成的三维本体的收缩率的图像。图5A、5B和5C包括根据实施例在存在染料的情况下在烧结之前形成的包含本体的PTFE图像。图6包括根据一个实施例在成形后以及在干燥和烧结后形成的包含本体的PTFE图像。图7A包括在干燥后形成的包含本体的FEP的图像，该FEP在不存在染料的情况下形成。图7B包括根据一个实施例在干燥后形成的FEP的图像，该FEP在存在染料的情况下形成。图8A、8B和8C包括根据实施例在烧结(300℃)之前和之后形成的包含本体的FEP图像。图9包括示出根据一个实施例的包含三维本体的FEP的热重分析(TGA)图。图10包括示出根据一个实施例的用于固体PTFE颗粒的差示扫描量热法(DSC)测量的图，该固体PTFE颗粒用作形成三维本体的原料。图11A包括示出用于打印的3D模型的侧视图的图。图11B包括示出用于打印的3D模型的三维视图的图。图12A、12B和12C包括根据实施例在干燥后的包含本体的PTFE图像的侧视图，其中本体由不同含量的罗丹明B形成。图13A包括根据一个实施例在干燥后的包含本体的PTFE图像的顶视图(也在图12B中以侧视图示出)，其中带有成形的壁的厚度测量位置的标记。图13B包括根据一个实施例在干燥后的包含本体的PTFE图像的顶视图(也在图12B中以侧视图示出)，其中带有壁之间的间隙尺寸测量位置的标记。图14A包括根据一个实施例的烧结的包含本体的PTFE图像的顶视图。图14B包括根据一个实施例的烧结的包含本体的PTFE图像的侧视图。图14C包括根据一个实施例的烧结的包含本体的PTFE图像的顶视图，其中带有壁的厚度测量位置的标记。图14D包括根据一个实施例的烧结的包含本体的PTFE图像的顶视图，其中带有壁之间的间隙尺寸测量位置的标记。图15包括根据一个实施例在机械测试断裂伸长率之前和之后的烧结的包含本体的PTFE图像。具体实施方式如本文所用，术语“由...构成”、“包括”、“包含”、“具有”、“有”或它们的任何其他变型旨在涵盖非排他性的包含之意。例如，包含特征列表的工艺、方法、物件或装置不一定仅限于相应的特征，而是可包括没有明确列出或这类工艺、方法、物件或装置所固有的其他特征。如本文所用，除非另有明确说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这么做只是为了方便起见和提供对本专利技术范围的一般认识。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数。如本文所用，术语“混合物”是指具有一定粘度的流体，其包括液体组分和固体颗粒。液体组分可包括可固化粘结剂和溶剂。如本文所用，术语“固体聚合物颗粒”是指在三维本体形成过程中在混合物中仍保持为固体并且不溶于混合物的液体组分中的聚合物颗粒。在一个具体实施例中，固体聚合物颗粒包括含氟聚合物。现在将参考附图仅以举例的方式描述本公开的各种实施例。本公开涉及一种由包括分散的固体聚合物颗粒和可固化粘结剂的混合物的界面形成三维本体的方法。该方法可包括从形成的本体中除去固化的粘结剂中的至少一部分，其中可保持本体的形状。根据一个实施例，该方法可包括以下步骤：1)提供包含分散的固体聚合物颗粒和可固化粘结剂的混合物；2)由混合物的界面形成三维本体；3)在升高的温度下干燥形成的三维本体以除去存在于所形成的本体中的溶剂；4)通过将三维本体加热至粘结剂的分解温度来除去固化的粘结剂中的至少一部分；以及5)在接近固体聚合物颗粒的热转变温度的温度下烧结三维本体以形成烧结的三维本体。一种简化的工艺方案如图1所示。在一个实施例中，可使用溶剂中固体聚合物的分散体并且将该分散体与可固化粘结剂混合在一起来制备混合物。在一个方面，粘结剂可至少部分地溶于溶剂中。三维本体的形成可在组件中进行，如图2A所示。该组件可具有计算机控制的电磁辐射单元(11)、腔室(12)和构造单元(13)。电磁辐射单元(11)可被构造为将电磁辐射递送至混合物的一部分，其中电磁辐射可具有特定的波长，包括例如紫外线(UV)辐射或可见光。该组件可包括辐射源(14)，例如激光或发光二极管(LED)，其可被构造为将可变的由计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)创建的二维图像投射到腔室(12)底部的透明窗口(15)上。腔室(12)可包括混合物(16)，该混合物可包括可辐射固化的材料和固体颗粒。腔室(12)的透明窗口(15)对于特定的抑制剂可为半渗透性的，该抑制剂可为气态材料。在此类情况下，半渗透层为选择性渗透的，使得其被构造为允许抑制剂转移至混合物中，但是可能不允许其他材料(例如，水)通过透明窗口(15)转移。透明窗口(15)可包括附加的半渗透层(未示出)，用于使抑制剂例如空气或氧气渗透到腔室(12)的混合物(16)中。在成形过程中，抑制剂可透过透明窗口(15)进入腔室(12)中，并在混合物(16)的底部形成抑制区(17)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成三维本体的方法，包含：/n提供包含可固化粘结剂和分散的固体含氟聚合物颗粒的混合物；以及/n通过固化所述粘结剂形成固化的粘结剂，由所述混合物形成三维本体，其中形成包括从所述混合物的界面平移并且生长所述三维本体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 US 62/535,5211.一种形成三维本体的方法，包含：
提供包含可固化粘结剂和分散的固体含氟聚合物颗粒的混合物；以及
通过固化所述粘结剂形成固化的粘结剂，由所述混合物形成三维本体，其中形成包括从所述混合物的界面平移并且生长所述三维本体。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述本体的形成连续地进行。


3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包含
通过化学处理或热处理从所述形成的三维本体中除去所固化的粘结剂的至少一部分；然后通过烧结以获得烧结的三维本体。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在低于所述固体含氟聚合物颗粒的热转变温度不小于50℃的烧结温度下进行烧结。


5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述混合物进一步包括染料。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述染料选自罗丹明染料、荧光酮染料、花青染料、吖啶染料、花青染料、菲啶染料、噁嗪染料或它们的任意组合。


7.根据权利要求5所述的方法，其中所述染料的含量基于所述混合物的所述总重量计为至少0.01重量％且不大于0.5重量％。


8.根据权利要求6所述的方法，其中所述罗丹明染料包括罗丹明B，所述罗丹明B的含量基于所述混合物的总重量计为至少0.02重...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM·勒布朗，H·K·贝格斯特罗姆，Q·李，
申请(专利权)人：美国圣戈班性能塑料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US