用于三维印刷应用的水溶性蜡质载体材料制造技术

在一个方面，本文所述聚氨酯蜡包括单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。在一些实施方案中，聚氨酯蜡与其它组分组合，以提供用于三维印刷应用的载体材料。例如，载体材料油墨包含聚氨酯蜡，所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。在一些实施方案中，载体材料油墨还包含单体可固化材料、低聚可固化材料或其混合物。低聚可固化材料或其混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维印刷应用的水溶性蜡质载体材料
[0001]相关申请资料本申请根据专利合作条约(Patent Cooperation Treaty)第8条要求2020年1月24日提交的美国临时专利申请序列号62/965,246的优先权，其通过引用以其全文结合到本文中。


[0002]本专利技术涉及用于三维印刷应用的载体材料，特别涉及包含蜡组分的水溶性载体材料。

技术介绍

[0003]一些市售3D印刷机或增材制造系统，例如由Rock Hill, South Carolina的3D Systems制造的ProJet
® 3D印刷机，使用油墨，包括构建材料和载体材料，其通过印刷头作为液体喷射，以形成各种3D物体、制品或部件。其它3D印刷系统也使用油墨，其通过印刷头喷射，或以其它方式分配到基材上。在一些情况下，油墨在环境温度为固体，并在升高的喷射温度转变成液体。这样的相变材料包括包含各种蜡混合物(例如石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡和脂肪酰胺蜡)的载体材料。这些载体材料通常不为水溶性，并且通过加热和/或利用溶剂(如热的异丙醇(IPA))从印刷制品去除。
[0004]这种去除过程有削弱构建材料和损害所完成三维制品的机械性质的显著缺点。削弱机械性质会使完成的三维制品不适合其预期应用。

技术实现思路

[0005]在一个方面，本文所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。在一些实施方案中，聚氨酯蜡与其它组分混合，以提供用于三维印刷应用的载体材料油墨。例如，载体材料油墨包含聚氨酯蜡，所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。在一些实施方案中，载体材料油墨还包含单体可固化材料、低聚可固化材料或其混合物。在一些实施方案中，载体材料油墨在固化时表现出水溶性，从而有利于三维印刷制品的印刷后处理。
[0006]在另一个方面，本文描述了印刷三维制品的方法。在一些实施方案中，方法包含沉积一个或多个载体材料油墨层，固化所沉积的载体材料油墨层，并且在经固化的载体材料油墨上沉积构建材料油墨。载体材料油墨包含单体可固化材料、低聚可固化材料或其混合物，以及聚氨酯蜡，所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。
[0007]在以下详述中进一步描述了这些和其它实施方案。
具体实施方式
[0008]通过参考以下详述和实施例，可更容易理解本文所述的实施方案。然而，本文所述元件、装置和方法不限于详述和实施例中提出的具体实施方案。应认识到，这些实施方案仅
是本公开原理的说明。在不脱离本公开的精神和范围下，很多修改和改编对本领域的技术人员显而易见。
[0009]另外，应理解，本文公开的所有范围包括其中包含的任何和所有子范围。例如，应认为，叙述范围“1.0至10.0”包括以1.0或更大最小值开始并以10.0或更小最大值结束的任何和所有子范围，例如1.0至5.3，或4.7至10.0，或3.6至7.9。类似地，应认为，叙述范围“1至10”包括以1或更大最小值开始并以10或更小最大值结束的任何和所有子范围，例如1至5，或4至10，或3至7，或5至8。
[0010]除非另外明确说明，否则也认为本文公开的所有范围包括所述范围的端点。例如，一般应认为，范围“5至10之间”、“5至10”或“5
‑
10”包括端点5和10。
[0011]另外，在使用短语“高达”连同量或数量时，应理解，该量为至少可检测量或数量。例如，以“高达”规定量的量存在的材料可以从可检测量至高达并包括规定量存在。
[0012]术语“三维印刷系统”、“三维印刷机”、“印刷”等一般描述通过以下用于制造三维制品或物体的各种实体自由成型制造技术：立体平版印刷、选择性沉积、喷射、熔融沉积成型、多喷嘴成型和现在本领域已知或可在将来知道的使用构建材料或油墨制造三维物体的其它增材制造技术。
[0013]I. 聚氨酯蜡在一个方面，本文所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。可采用不与本文所述技术目标相矛盾的任何单官能聚环氧乙烷。在一些实施方案中，单官能聚环氧乙烷可从Dow Chemical Company以CARBOWAX
TM
商标购得。例如，在一些实施方案中，单官能聚环氧乙烷可以为CARBOWAX
TM MPEG 350、CARBOWAX
TM MPEG 550、CARBOWAX
TM 750或其混合物。
[0014]另外，可在反应产物中采用不与本文所述技术目标相矛盾的任何多异氰酸酯。在一些实施方案中，多异氰酸酯包含二异氰酸酯、三异氰酸酯或其混合物。例如，在一些实施方案中，二异氰酸酯可包含烷基二异氰酸酯，例如六亚甲基二异氰酸酯(hexane diisocyanate)(HDI)或三甲基六亚甲基二异氰酸酯(trimethylhexane diisocyanate)(TMHDI)。
[0015]反应产物的具体式将取决于单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯的特性。在一些实施方案中，反应产物包含化学计量相等量的单官能聚环氧乙烷和多官能异氰酸酯，使得所有或基本上所有的异氰酸酯基团都发生反应。在一些实施方案中，反应产物具有下式：,其中R选自烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基，并且m和n为独立选自6至20的整数。在一些实施方案中，R为C6‑
C
20
烷基。此外，m和n可相等或不相等，这取决于形成反应产物时采用的反应物。
[0016]II. 载体材料油墨在另一个方面，本文描述了用于三维印刷应用的载体材料油墨。载体材料油墨包含聚氨酯蜡，所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。聚氨酯蜡的反应产物可具有上文第I部分中所述的任何组成和/或性质。此外，聚氨酯蜡可以任何
所需量存在于载体油墨组合物中。在一些实施方案中，聚氨酯蜡的量根据若干考虑来选择，包括但不限于经固化载体材料油墨所需的机械和/或水溶性质。在一些实施方案中，聚氨酯蜡以载体材料油墨的30至55重量%或35至45重量%的量存在。
[0017]在一些实施方案中，载体材料油墨还包含单体可固化材料、低聚可固化材料或其混合物。可在载体材料油墨组合物中采用不与本文所述技术目标相矛盾的任何单体可固化材料和/或低聚材料。在一些实施方案中，单体可固化材料和/或低聚可固化材料根据本文进一步讨论的经固化载体油墨的水溶性特征来选择。在一些实施方案中，例如，单体可固化材料和/或低聚可固化材料可包含包括一个或多个极性部分或亲水部分的种类，用于实现经固化载体材料油墨所需的水溶性特征。在一些实施方案中，单体和/或低聚可固化材料包含一个或多个种类的丙烯酸酯单体和/或低聚物，包括但不限于单官能丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯和/或丙烯酸酯衍生物，例如丙烯酰吗啉和相关种类。
[0018]出于本文参考目的，“可固化材料”包括包含一个或多个可固化或可聚合部分的化学种类。出于本文参考目的，“可聚合部分”包含在印刷3D制品或物体中可聚合或固化的部分。可用不与本公开的目标相矛盾的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.聚氨酯蜡，所述聚氨酯蜡包含：单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物。2.权利要求1所述的聚氨酯蜡，其中所述反应产物包含化学计量相等量的单官能聚环氧乙烷和多官能异氰酸酯。3.权利要求2所述的聚氨酯蜡，其中所述多异氰酸酯包括二异氰酸酯。4.权利要求3所述的聚氨酯蜡，其中所述二异氰酸酯为烷基二异氰酸酯。5.权利要求1所述的聚氨酯蜡，其中所述反应产物具有下式：,其中R选自烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基，并且m和n为独立选自6至20的整数。6.权利要求5所述的聚氨酯蜡，其中R为烷基。7.权利要求5所述的聚氨酯蜡，其中m和n相等。8.权利要求5所述的聚氨酯蜡，其中m和n不相等。9.用于三维印刷的载体材料油墨，所述载体材料油墨包含：聚氨酯蜡，所述聚氨酯蜡包含单官能聚环氧乙烷和多异氰酸酯之间的反应产物；和单体可固化材料、低聚可固化材料或其混合物。10.权利要求9所述的载体材料油墨，其中所述多异氰酸酯包含二异氰酸酯。11.权利要求10所述的载体材料油墨，其中所述二异氰酸酯为烷基二异氰酸酯。12.权利要求9所述的载体材料油墨，其中所述反应产物具有下式：,其中R选自烷基、环烷基、杂环烷基、芳基和杂芳基，并且m和n为独立选自6至20的整数。13.权利要求9所述的载体材料油墨，其中所述聚氨酯蜡以载体材料油墨的30至55重量%的量存在。14.权...

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