[发明专利]用于3D打印的尺寸稳定的丙烯酸系合金

说明书

本发明涉及能够通过材料挤出增材制造法进行3D打印的丙烯酸系合金组合物，涉及具有非常均匀的直径、可用于挤出增材制造法的丙烯酸系丝料，涉及通过材料挤出增材法由丙烯酸系合金组合物制造的丙烯酸系制品，还涉及用于生产丙烯酸系制品的材料挤出增材制造法。丙烯酸系合金组合物是丙烯酸系聚合物与低熔体粘度聚合物如聚乳酸的合金。所述合金可任选经过抗冲击改性，优选用硬核核‑壳抗冲击改性剂进行抗冲击改性。

发明领域

本发明涉及能够通过材料挤出增材制造法进行3D打印的丙烯酸系合金组合物，涉及具有非常均匀的直径、可用于挤出增材制造法的丙烯酸系丝料，涉及通过材料挤出增材法由丙烯酸系合金组合物制造的丙烯酸系制品，还涉及用于生产丙烯酸系制品的材料挤出增材制造法。丙烯酸系合金组合物是丙烯酸系聚合物与低熔体粘度聚合物如聚乳酸的合金。所述合金可任选经过抗冲击改性，优选用硬核核-壳抗冲击改性剂进行抗冲击改性。

发明背景

设备的进步和价格的下降已使3D打印广泛用于家庭、学校和工业，作为对客户终端用途部件进行原型化和制造的更简便、往往更便宜的快捷途径。具体而言，材料挤出增材制造3D打印(也称作熔丝制造或熔融沉积成型)已成为客户直接使用、更大规模生产和快速热塑成型的首选工具，因为它最容易操作，产生废料最少，提供常规3D打印技术的最短周转时间。

从巧克力到胶原的许多材料已用来生产3D打印制品，用于广泛的终端用途。热塑性材料特别适用于增材挤出打印机。遗憾的是，能提供良好的机械性能和透明性且方便打印的可用热塑性材料非常少。

聚乳酸(PLA)广泛用于桌面型家用打印机，因为它好打印，翘曲率非常低。遗憾的是，它的使用温度低，化学稳定性差，不用染料或颜料着色时泛黄色。ABS是常用于3D打印的更稳定的“工程”热塑性材料，使用温度更高——但是，其翘曲程度高，不透明，打印断裂伸长率小于6％。

丙烯酸系聚合物以其透明性、亮丽颜色、表面光泽度、图像深度和耐候性著称。它们的使用温度与ABS类似。遗憾的是，丙烯酸系聚合物固有的脆性使其不能实际用于制备供挤出增材3D打印使用的丝料。

希望材料挤出增材打印制品具有丙烯酸系聚合物的物理耐候性、透明性和外观，但又像PLA那样具有低翘曲率，不需要粘合剂或加热室，还具有ABS的机械和化学性能，并额外具有良好的抗冲击性和优异的光学透明性。

出人意料的是，现已发现聚甲基丙烯酸甲酯系聚合物与低粘度聚合物如聚乳酸(PLA)的合金(任选具有抗冲击改性剂)提供了丙烯酸系丝料，其具有打印所需的柔性和流动性，同时保持了PMMA的透明性和强度。该PMMA共混组合物在挤出为丝料时表现出非常低的直径变化，所得丝料能够卷取。本发明的组合物容易打印，无需粘合剂或加热室。

发明概述

本发明涉及适用于材料挤出增材制造法的丙烯酸系合金组合物。所述丙烯酸系合金组合物包含：

A.聚合物基体共混物，其包含：

1)一种或多种丙烯酸系聚合物，其具有50,000-300,000、优选75,000-150,000g/mol的重均分子量，且少于5％高于500,000g/mol，

2)5-60重量％、优选9-40重量％的一种或多种与所述丙烯酸系聚合物相容、半混溶或混溶的低粘度聚合物，所述低粘度聚合物根据ASTM D1238在230℃/10.4kg的力下测定的熔体流速大于10克/10分钟，优选大于25克/10分钟，

c)任选的0-60重量％的抗冲击改性剂，优选9-40重量％，

其中，按照ASTM C965用旋转粘度计测定，所述丙烯酸系组合物在230℃和1s^-1的剪切下的粘度小于100,000Pa·s，优选小于10,000Pa·s，更优选50-1,000Pa·s，且在230℃和100s^-1的剪切速率下的粘度为20-2,000Pa·s。