[发明专利]热固性组合物以及由其形成三维物体

说明书

本文公开了热固性组合物和通过加成制造工艺形成三维制品的方法，以及由其制成的制品。在一个实施方式中，组合物包含第一网络形成组分，其包含第一低聚物、一种或多种第一网络单体和第一网络引发剂，所述第一低聚物包含主链并且具有至少2个可聚合的基团。第一低聚物的主链包含对基于双酚A、F或S的聚环氧化物，基于氢化双酚A、F或S的聚环氧化物，聚碳酸酯或聚酰亚胺。该组合物可进一步包含第二网络形成组分。

技术领域

本发明涉及热固性组合物和通过加成制造技术生产三维物体的方法，以及由其制备的制品。

背景技术

加成制造，也称为三维打印，是通过一次一个部分地构建物体直到产生最终三维物体来从计算机数据形成三维物体的技术。加成技术可以与减成技术(例如铣削)形成对比，在减成技术中从较大量的材料中去除部分材料以产生最终的三维物体。

在加成制造工艺中使用各种类型的材料。通常，热塑性材料用于例如熔丝制造(FFF)和选择性激光烧结(SLS)工艺，而热固性材料用于例如基于桶的工艺(vat basedprocesses)和涉及喷射液体材料的工艺。

通常，电磁辐射用于促进热固性材料的快速固化。电磁辐射可以是UV、可见光或红外光，并且可以例如通过激光、灯或LED施加。可以选择性地施加电磁辐射，例如，通过使用数字微镜器件(DMD)或掩模，采用激光绘制特定图案，或者非选择性地施加电磁辐射，例如通过将灯放在整个表面上。通过向新形成的三维物体施加额外的温度或光来进行后处理可能是实现由热固性组合物形成的三维物体的所期望性质所必需的。

已经对用于加成制造的热固性材料进行了各种改进，以改善最终制品的机械性能。例如，US2010/0304088描述了一种可辐射固化的树脂组合物，其包含可阳离子聚合的组分和抗冲改性剂，该树脂组合物在完全固化后产生具有高拉伸模量和高韧性(如高冲击强度和/或高裂纹扩展抗性体现)的材料。

在US2011/0104500中，描述了一种可辐射固化的树脂，其在固化后获得模量、冲击强度、热变形温度和吸水率的理想组合。可辐射固化树脂包含环氧官能组分、氧杂环丁烷组分、(甲基)丙烯酸酯组分、抗冲改性剂、自由基光引发剂和阳离子光引发剂的组合。

尽管近年来已经对用于加成制造的热固性材料进行了各种改进，但是该行业仍然需要更好的机械性能。尚未实现的材料的一个例子是可光聚合材料，其同时实现高玻璃转变温度(Tg)和高韧性。

发明概述

本发明采用了这样的低聚物，其包含i)含有基于双酚A、F或S的聚环氧化物，基于氢化双酚A、F或S的聚环氧化物，聚碳酸酯或聚酰亚胺的主链，和ii)数量平均为每分子至少两个可聚合的基团，其中可聚合基团包含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、衣康酸酯、乙烯基醚、烯丙基醚、马来酸酯或富马酸酯(这样的低聚物在下文中称为，“第一低聚物”)。第一低聚物的数均分子量为800至10000g/mol，玻璃化转变温度(Tg)为40℃或更高。第一低聚物可以用于组合物中，例如用于经由加成制造工艺形成三维物体的组合物，或者用作材料套件，当材料套件的元件组合时形成组合物。

在一个实施方式中，第一低聚物作为第一网络形成组分的一部分存在于组合物中，所述第一网络形成组分由如下组分组成：19.95至80重量％的第一低聚物，19.95至80重量％的一种或多种具有数量平均0.95至1.1个可聚合的基团的第一网络单体，0.05至5重量％的一种或多种第一网络形成引发剂，和任选地至多15重量％的一种或多种具有数量平均2个或更多个可聚合的基团的其他第一网络单体、低聚物或聚合物。第一网络形成组分的取代基能够与第一低聚物和/或一种或多种第一网络单体的可聚合的基团(共)聚合。如果可聚合组合物的组分不能与任何第一网络形成组分(共)聚合，则该组分不能是第一网络形成组分。包含能够与第一低聚物的可聚合的基团(共)聚合的可聚合的基团的颗粒填料不是第一网络形成组分的一部分。