[发明专利]辐射固化树脂组合物及应用其的快速三维成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及辐射固化组合物，该组合物特别适用于通过诸如立体平版印刷、3D印刷和数字光处理的逐层成像方法(layerwiseimaging method)生产三维形状的物件，本发明还涉及用于生产固化产品的方法，并且特别涉及从该组合物采用立体平版印刷术生产具有优异机械性能的三维形状物件的方法。 

背景技术

采用立体平版印刷术生产复杂形状的三维物件人们已经知道很多年。在此技术中，借助于循环操作，即两个步骤(a)和(b)的顺序交替，从辐射固化组合物形成希望形状的物体。在步骤(a)中，在对应于要形成的成型物件的希望的横截面积的表面区域内，借助于合适的成像辐射，优选来自计算机控制扫描激光束的成像辐射，来固化一层辐射固化的组合物，其中该组合物的一个边界就是该组合物的表面，在步骤(b)中，该固化的层被覆盖上新的一层辐射固化组合物，随后重复步骤(a)和(b)的顺序，直到完成希望形状的所谓生坯模型(green model)。该生坯模型通常并没有完全固化，因此可以经过后固化，尽管该后固化不是必需的。 

通过等效的方法，可以用成影像的方式通过喷墨或多种喷墨方法喷射光敏聚合物。在喷射该光敏聚合物过程中，或在施加完该光敏聚合物之后，可以提供光化学暴露以引发聚合。可以喷射或施加多种物质(例如非反应性蜡、弱反应性光敏聚合物、不同物理性质 的光敏聚合物、具有不同颜色或成色物质的光敏聚合物等)以提供支持(support)或者变换的(alternate)固化性能。一种替换方法是数字光处理，其中借此可以同时辐射固化一个整个的层。 

生坯模型的机械强度(弹性模量、断裂强度)，也称生坯强度，是生坯模型的一个重要属性，其主要由与所用的立体平版印刷装置类型相组合使用的立体平版印刷树脂组合物的性质以及在部件制造过程中提供的暴露(exposure)程度来决定。立体平版印刷树脂组合物的其他重要特性包括：对于固化过程中所采用辐射的高敏感性，以及卷曲或者收缩变形的最小量，允许生坯模型的高的形状精确度(shape definition)。此外，举例来说，在加工过程中应该相对容易地涂覆上一个新层的立体平版印刷树脂组合物。当然，不仅仅是生坯模型，而且更重要的是，最终的固化物件应该具有满足最终用途的需要的最佳机械特性。 

这个技术领域正朝着具有更好机械特性以便优化商品材料(例如聚丙烯和工程类聚合物，诸如聚酰胺(PA6、PA66，..)以及聚酯(PET、PBT))的模拟性能的组合物的方向发展。对更快的固化和加工速度也存在需要，以致缩短构造一个部件的时间。这导致了新的立体平版印刷机的产生，该机器具有能提供高能量输出、快速激光扫描和更快的再涂敷过程的固体激光器。与老式传统机器的200-300mW相比，这些新机器提供一种能量为800mW左右或更高的UV光。此外，扫描时间也减少3至4倍。由于在制造过程中树脂和部件的聚合放热，这些高能量、高扫描速度和短重涂时间导致了更高的温度。典型的温度已经升至50至90℃，这可能导致部件的变形和产生过多的颜色。 

已知有几个专利公开文献披露了可以用于快速原型技术(rapidprototyping)的，旨在提高三维物件的机械性能的树脂组合物。这些专利公开出版物的例子有EP831127、EP848294、EP938026、 EP1437624、JP2003-238691、US6,833,231、US2003-198824、US2004-013977、US2005-072519、US2005-0175925、WO9950711、WO0063272、WO04111733和WO04113395。有时，制得的物件具有高的(拉伸)模量，但是这些物件具有低的硬度/冲击强度。其他参考文献提供了具有高冲击强度的物件，但是它们具有很低的模量。现有文献中没有披露在完全固化后得到既有高模量又有高冲击强度的的物件的树脂组合物。 

发明内容

本发明的一个目的是提供在完全固化后表现出高(拉伸)模量和高硬度(由高冲击强度和/或裂纹扩展高度抗性(断裂韧度)体现)的树脂组合物。 

本发明的第二个目的是提供用于生产具有复杂几何形状和优异机械性能的三维部件的光固化树脂组合物。 

本发明的另一个目的是提供可以用于快速生产耐用的定制(custom)或半定制(semi-custon)部件的光固化树脂组合物。 

本发明的进一步的目的是提供便于用在立体平版印刷机中的树脂组合物。 

本发明涉及辐射固化组合物，包含： 

a.阳离子可聚合成分；