用于制造制造技术

本发明专利技术提供了一种用于形成一固体聚合结构的双固化方法

【技术实现步骤摘要】
用于制造3D聚合结构的双固化方法和系统
[0001]本专利技术专利是专利申请号为“201980093395.5”、
申请日为“2019
年
12
月
31
日”、
专利技术名称为“用于制造
3D
聚合结构的双固化方法和系统”的分案申请
。


[0002]本专利技术总体上涉及三维
(3D)
物体的制造，更具体而言涉及使用一“双固化”系统制造
3D
结构
。

技术介绍

[0003]3D
打印通常涉及通过增材制造
(AM)
工艺生产
3D
物体
。
增材制造最初是在
20
世纪
80
年代初期开发的，利用紫外可固化液体树脂形成热固性聚合物
。
固体结构按层构建，每一层对应于结构的横截面切片，并通过液体树脂的沉积和光固化形成
。
几年后开发了立体光刻增材
(SLA)
制造工艺，在该工艺中，将要形成的物体的横截面图案创建为数字数据，然后根据该图案形成该物体
。
此后
3D
打印领域开发了很多技术，对基础增材制造工艺进行了诸多改进和改善：
[0004]速度和精度大大地提高了，从而能够以非凡的精度制造极小或极其复杂的结构；
[0005]增材制造目前在诸多应用领域
(
从血管和器官的“生物打印”到集成电路制造r/>)
都实现了大规模商业化；
[0006]原型制造可通过
SLA“快速原型技术
(rapid prototyping)”快捷
、
低成本地实施，这是一项省时且节约成本的商业优势；及
3D
打印材料和设备的成本已降低到个人
、
小企业及大型组织都可使用该技术的程度
。
[0007]然而，仍需要特别是对被制造物体的机械性能和表面光洁度作出改进
。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术涉及解决本领域上述需求的方法和组合物
。
[0009]在一个实施例中，本专利技术提供用于形成固体聚合结构的双固化方法，该方法包括：
[0010](a)
将一封端的且酰亚胺封端的预聚物与至少一种可光聚合烯键式单体
、
至少一种光引发剂
、
及二胺结合，形成可固化树脂组合物；
[0011](b)
在能有效使所述至少一种烯键式单体聚合并在一支架内提供一聚烯烃的条件下辐照所述树脂组合物，所述支架包括所述预聚物和所述聚烯烃，其中，所述二胺被物理地俘获在所述支架内；及
[0012](c)
在能有效使所述预聚物与所述二胺之间发生一转酰亚胺化反应的温度下对所述受辐照的组合物进行热处理，同时释放所述预聚物的端基，提供所述固体聚合结构
。
[0013]应当理解，在
3D
打印领域实施前述方法时，所述固体聚合结构对应于一
3D
可打印模型中所包含的预定形状和尺寸的
3D
物体，例如，可使用计算机辅助设计
(CAD)
软件包
、3D
扫描仪或基于二维数字图像工作的摄影测量软件产生
。
[0014]在前述实施例的一个方面中，在步骤
(b)
中对所述树脂进行辐射之前，将步骤
(a)
中产生的所述可固化树脂组合物添加至一构建区域，该构建区域在尺寸上对应于所述物体的预定形状和尺寸
。
[0015]在另一实施例中，提供一种用于形成
3D
物体的层的方法，其例如在增材制造工艺的背景下实施
。
该方法包括：
[0016](a)
将一封端的且酰亚胺封端预聚物与至少一种可光聚合烯键式单体
、
至少一种光引发剂及二胺组合，形成一可固化树脂组合物；
[0017](b)
通过涂布
、
沉积或其他方式在一基底上作为层提供所述可固化树脂组合物；及
[0018](c)
在能有效使所述烯键式单体聚合并在一支架层内提供一聚烯烃的条件下辐照所述层，所述支架层包括所述预聚物和所述聚烯烃，其中，所述二胺被物理地俘获在所述支架层内
。
[0019]在另一实施例中，本专利技术提供一种改进的用于形成
3D
物体的方法，其使用增材制造工艺，该工艺包括在一基底上以与一
3D
数字图像对应的尺寸以受计算机控制的方式连续形成各层，该改进包括通过以下步骤形成所述各层：
[0020](a)
在一基底上提供一初始可固化层，其中，该层包括通过结合封端的且酰亚胺末端预聚物
、
可光聚合烯键式单体
、
至少一种光引发剂及二胺制备的可固化树脂组合物；
[0021](b)
在能有效使所述烯键式单体聚合并在第一支架层内提供聚烯烃的条件下辐照所述初始层，其中，该第一支架层包括所述预聚物和所述聚烯烃，所述二胺被物理地俘获在该支架层内；
[0022](c)
重复步骤
(a)
，在所述第一支架层上提供一额外的层；
[0023](d)
在能有效使所述烯键式单体聚合并提供一额外的支架层的条件下辐照所述额外的层；
[0024](e)
重复步骤
(c)
和
(d)
直至完全形成所述
3D
物体；及
[0025](f)
在能有效使所述预聚物与所述二胺之间发生一转酰亚胺化反应的温度下对所述
3D
物体进行热处理
。
[0026]在任一前述实施例的一个方面中，所述预聚物具有如下式
(I)
的结构：
[0027](I)
[0028]其中，
[0029]L
包括未经取代的
、
经取代的
、
含杂原子的
、
或经取代且含杂原子的低聚亚烃基部分；
[0030]Ar
为芳基；
[0031]R1和
R3可以相同，也可以不同，且为非低聚连接基团；
[0032]q
和
r
可以相同，也可以不同，且为0或1；及
[0033]R2和
R4为酰亚胺封端的基团，其可在转酰亚胺化反应中去除
。
[0034]在一相关方面中，
Ar
为苯基，使得所述预聚物具有如下式
(II)
的结构：
[0035](II)
[0036]在另一相关方面中，所述预聚物的重均分子量为约
500
至约
5000。
[0037]在任一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于形成一固体聚合结构的双固化方法，其特征在于，所述双固化方法包括：
(a)
将
(i)
一封端的且酰亚胺末端预聚物
、(ii)
至少一种可光聚合烯键式单体
、(iii)
至少一种光引发剂
、(iv)
二胺结合，形成一可固化树脂组合物；
(b)
在能有效使所述至少一种烯式单体聚合并在一支架内提供一聚烯烃的条件下辐照所述树脂组合物，所述支架包括所述预聚物和所述聚烯烃，其中，所述二胺被物理地俘获在所述支架内；及
(c)
在能有效使所述预聚物与所述二胺之间发生转酰亚胺化反应的温度下对所述受辐照的组合物进行热处理，由此释放所述预聚物的端基，提供所述固体聚合结构；其中，所述封端的且酰亚胺末端预聚物具有如下式
(I)
的结构：
(I)
其中，
L
包括未经取代的
、
经取代的
、
含杂原子的
、
或经取代且含杂原子的低聚亚烃基部分；
Ar
为芳基；
R1和
R3可以相同，也可以不同，且为非低聚连接基团；
q
和
r
可以相同，也可以不同，且为0或1；及
R2和
R4均为2‑
嘧啶基
。2.
根据权利要求1所述的双固化方法，其特征在于，所述固体聚合结构对应于一预定形状和尺寸的
3D
物体
。3.
根据权利要求1或2所述的双固化方法，其特征在于，在步骤
(a)
与
(b)
之间，将所述可固化树脂组合物加至尺寸上与所述
3D
物体的所述预定形状和尺寸对应的构建区域上
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的双固化方法，其特征在于，所述
L
选自聚
(
氧化乙烯
)
链
、
未经取代的聚
(
氧化乙烯
)
链
、
聚乙烯链
、
未经取代的聚乙烯链中的任意一种多种
。5.
根据权利要求1至4中任一项所述的双固化方法，其特征在于，所述
Ar
为单环的，优选所述
Ar
不含有杂原子，优选所述
Ar
为苯基，使得所述预聚物具有如下式
(II)
的结构：
(II)
其中，
r
和
q
均为1；优选
R1和
R3相同；优选当所述
L
为聚乙烯链，
r
和
q
均为1，
R1和
R3包括邻苯二甲酰亚胺基团时，使得所述预聚物具有如下式
(III)
的结构：
(III)
其中，
s
和
t
独立地为0或1，并且，
X
和
Y

【专利技术属性】
技术研发人员：海伦，
申请(专利权)人：浙江迅实科技有限公司，
类型：发明
国别省市：