用于3D印刷的建筑材料制造技术

本文描述了可聚合液体，在一些实施方案中，其可以生产具有高分辨率和期望的机械性质的3D印刷制品。在一个方面，可聚合液体包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和单体固化剂，其中所述丙烯酸酯组分和单体固化剂在暴露于光时是可共聚的。在可共聚的情况下，所述丙烯酸酯组分和单体固化剂可以形成共聚物。如本文进一步描述的，单体固化剂能够使所述共聚物与一种或多种交联物类进一步反应，以使所述共聚物与一种或多种聚合物网络连接。一种或多种聚合物网络连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D印刷的建筑材料
[0001]相关申请数据本申请根据专利合作条约第8条要求2019年7月12日提交的美国临时专利申请序号62/873,486的优先权，其通过引用以其整体并入本文。


[0002]本专利技术涉及三维建筑材料，且特别涉及用于三维印刷系统的可聚合液体。

技术介绍

[0003]3D印刷机采用也称为油墨的建筑材料，以根据计算机生成的文件形成各种3D物品、制品或部件。在一些情况下，建筑材料在环境温度下是固体，并且在升高的喷射温度下转化为液体。在其它情况下，建筑材料在环境温度下是液体。
[0004]建筑材料可以包含多种化学物类。可以根据各种考虑来选择要包括在建筑材料中的化学物类的选择，所述考虑包括但不限于印刷制品的期望的化学和/或机械性质以及3D印刷设备的操作参数。例如，可紫外(UV)固化的丙烯酸酯制剂通常可以在DLP系统上以高分辨率印刷部件。然而，在许多情况下，所得部件缺乏期望的机械性质，并且可能易于断裂或其它降解途径。

技术实现思路

[0005]鉴于上述，本文描述了可聚合液体，在一些实施方案中，可以生产高分辨率和期望的机械性质的3D印刷制品。在一个方面，可聚合液体包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和单体固化剂，其中所述丙烯酸酯组分和单体固化剂在暴露于光时是可共聚的。在可共聚的情况下，所述丙烯酸酯组分和单体固化剂可以形成共聚物。如本文进一步描述的，所述单体固化剂能够使所述共聚物与一种或多种交联物类进一步反应，以使所述共聚物与一种或多种聚合物网络化学连接。在一些实施方案中，所述单体固化剂能够使所述共聚物与所述聚合物添加剂连接。聚合物网络的化学连接能够提供具有增强的机械性质的3D印刷制品。在一些实施方案中，所述聚合物添加剂包含一种或多种热塑性塑料，例如多嵌段共聚物。在一些情况下，所述多嵌段共聚物包含聚氨酯。
[0006]在另一方面，本文描述了印刷三维制品的方法。在一些实施方案中，印刷三维制品的方法包括提供包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和单体固化剂的可聚合液体。用光照射所述可聚合液体以形成所述制品，所述制品包含聚合物复合材料，所述聚合物复合材料包括所述聚合物添加剂和包含所述丙烯酸酯组分和单体固化剂的共聚物。在一些实施方案中，所述制品经由逐层方法形成，其中经由所述可聚合液体的层的沉积和照射执行层形成。
[0007]另外，所述可聚合液体可以进一步包含交联组分，其中可操作所述共聚物的所述单体固化剂以引发与所述交联组分的交联反应。在一些实施方案中，所述单体固化剂可以引发交联反应，以使所述共聚物与所述可聚合液体中的一种或多种聚合物物类连接。例如，所述单体固化剂可以引发反应，以使所述共聚物与所述聚合物添加剂交联。在一些实施方
案中，在形成所述制品之后引发交联反应。例如，可以加热或照射所述制品，以经由所述单体固化剂引发交联或固化。在一些实施方案中，交联或固化可能诱导所述制品的颜色变化。值得注意的是，这样的颜色变化可以在没有将任何颜料加入到所述可聚合液体中的情况下发生。
[0008]在一些实施方案中，所述聚合物添加剂不存在于所述可聚合液体中。在这样的实施方案中，所述可聚合液体包含所述丙烯酸酯组分、单体固化和交联组分。所述聚合物液体的照射可以在所述丙烯酸酯组分和单体固化剂之间形成共聚物。如本文所述，所述共聚物的所述单体固化剂可以随后经由热和/或光刺激引发与所述交联组分的反应。
[0009]在另一方面，可聚合液体包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和用于所述聚合物添加剂的单体溶剂，其中所述单体溶剂和丙烯酸酯组分在暴露于光时是可共聚的。可操作所述单体溶剂以使所述可聚合液体中的所述聚合物添加剂部分增溶或完全增溶。因此，所述单体溶剂允许将聚合物材料掺入所述可聚合液体中，否则这在包含所述丙烯酸酯组分的混合物中会发生相分离。在一些实施方案中，例如，所述聚合物添加剂包含一种或多种热塑性塑料。在一些实施方案中，所述热塑性塑料可以包含多嵌段共聚物。
[0010]在进一步的方面，印刷三维制品的方法包括提供包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和用于所述聚合物添加剂的单体溶剂的可聚合液体。用光照射所述可聚合液体以形成所述制品，所述制品包含聚合物复合材料，所述聚合物复合材料包括所述聚合物添加剂和包含所述丙烯酸酯组分和单体溶剂的共聚物。在一些实施方案中，经由逐层方法形成所述制品，其中经由所述可聚合液体的层的沉积和照射来执行层形成。
[0011]在以下详细描述中进一步描述这些和其它实施方案。
具体实施方式
[0012]通过参考以下详细描述和实施例，可以更容易地理解本文所述的实施方案。然而，本文所述的元素、设备和方法不限于在详细描述和实施例中呈现的具体实施方案。应该认识到，这些实施方案仅仅是本专利技术原理的说明。在不背离本专利技术的精神和范围的情况下，许多修改和调整对于本领域技术人员将是显而易见的。
[0013]此外，本文公开的所有范围应当理解为包括其中包含的任何和所有子范围。例如，所述范围“1.0
‑
10.0”应被认为包括以最小值1.0或更大开始并以最大值10.0或更小结束的任何和所有子范围，例如，1.0
‑
5.3、或4.7
‑
10.0、或3.6
‑
7.9。
[0014]除非另有明确说明，否则本文公开的所有范围也被认为包括该范围的端点。例如，“5
‑
10之间”的范围通常应当被认为包括端点5和10。
[0015]此外，当短语“至多”与量或数量结合使用时，应当理解该量至少是可检测的量或数量。例如，以“至多”特定量的量存在的材料可以以可检测的量存在，并且至多并包括该特定量。
[0016]术语“三维印刷系统”、“三维印刷机”、“印刷”等一般性描述用于通过选择性沉积、喷射、熔融沉积成型、多喷射成型和本领域现在已知的或者将来可能获知的使用建筑材料或油墨来制造三维物体的其它增材制造技术来制造三维制品或物品的各种实体自由成形制造技术。
[0017]在一个方面，本文描述了用于3D印刷应用的可聚合液体。在一些实施方案中，可聚
合液体例如可以用于DLP、SLA和MJP印刷应用中。可聚合液体包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和单体固化剂，其中丙烯酸酯组分和单体固化剂在暴露于光时是可共聚的。在可共聚的情况下，丙烯酸酯组分和单体固化剂可以形成共聚物。
[0018]丙烯酸酯组分可以包含一种可光聚合的丙烯酸酯物类或可光聚合的丙烯酸酯物类的混合物。在一些实施方案中，例如，丙烯酸酯组分可以包含丙烯酸酯单体、丙烯酸酯低聚物或其混合物。如本领域技术人员所知，单体是聚合物或共聚物的单一结构单元，而不是低聚物或聚合物。相反，低聚物包含多个化学连接的单体。在一些实施方案中，丙烯酸酯组分可以包含单官能丙烯酸酯、双官能丙烯酸酯或其混合物。在一些实施方案中，例如，丙烯酸酯组分包含(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.可聚合液体，其包含：丙烯酸酯组分；聚合物添加剂；和单体固化剂，其中所述丙烯酸酯组分和单体固化剂在暴露于光时是可共聚的。2.权利要求1所述的可聚合液体，其中所述聚合物添加剂包含一种或多种热塑性塑料。3.权利要求2所述的可聚合液体，其中所述热塑性塑料包含多嵌段共聚物。4.权利要求3所述的可聚合液体，其中所述多嵌段共聚物包含聚氨酯。5.权利要求4所述的可聚合液体，其中所述单体固化剂包括N
‑
乙烯基部分。6.权利要求1所述的可聚合液体，其中所述单体固化剂包含一种或多种咪唑类化合物。7.权利要求1所述的可聚合液体，其中所述单体固化剂以2
‑
20重量%的量存在。8.权利要求1所述的可聚合液体，其中所述单体固化剂是用于所述聚合物添加剂的溶剂。9.权利要求1所述的可聚合液体，其进一步包含交联组分。10.权利要求9所述的可聚合液体，其中所述交联组分包含环氧树脂、异氰酸酯组分、多元醇组分或其混合物。11.权利要求10所述的可聚合液体，其中将所述交联组分涂布在颗粒上。12.权利要求11所述的可聚合液体，其中所述颗粒是弹性体。13.权利要求9所述的可聚合液体，其中所述交联组分以15
‑
50重量%的量存在。14.印刷三维制品的方法，其包括：提供包含丙烯酸酯组分、聚合物添加剂和单体固化剂的可聚合液体；和用光照射所述可聚合液体以形成所述制品，所述制品包含聚合物复合材料，所述聚合物复合材料包括所述聚合物添加剂和包含所述丙烯酸酯组分和单体固化剂的共聚物。15.权利要求14所述的方法，其中所述可聚合液体以逐层方法提供。16.权利要求14所述的方法，其中所述聚合物添加剂包含多嵌段共聚物。17.权利要求16所述的方法，其中所述多嵌段共聚物包含聚氨酯。18.权利要求14所述的方法，其中所述聚合物添加剂以5
‑
30重量%的量存在于所述层中。19.权利要求14所述的方法，其中所述制品的抗冲击性大于1。20.权利要求14所述的方法，其中所述可聚合液体进一步包含交联组分。21.权利要求20所述的方法，其中所述交联组分包含环氧树脂、异氰酸酯组分、多元醇组分或其混合物。22.权利要求21所述的方法，其中将所述交联组分涂布在颗粒上。23.权利要求20所述的方法，其进一步包括使所述共聚物和聚合物添加剂与所述交联组分交联。24.权利要求23所述的方法，其中所述交联通过所述单体固化剂与所述交联组分的反应来引发。25.权利要求24所述的方法，其中所述反应通过热来活化。26.权利要求23所述的方法，其中所述制品颜色为黑色。27.权利要求26所述的方法，其中不将黑色颜料加入到所述可聚合液体中。
28.可聚合液体，其包含：丙烯酸酯组分；交联组分；和单体固化剂，其中所述丙烯酸酯组分和单体固化剂在暴露于光时是可共聚的。29.权利要求28所述的可聚合液体，其中所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：三D系统公司，
类型：发明
国别省市：