[发明专利]用于3D印刷的热塑性组合物

说明书

本发明涉及一种用于3D印刷中的包含无定形聚酰胺聚合物的热塑性组合物、相应用途、以及使用本文所述的热塑性组合物通过3D印刷形成物体的方法。

本发明涉及一种用于3D印刷中的包含无定形聚酰胺聚合物的热塑性组合物、相应用途、以及使用本文所述的热塑性组合物通过3D印刷形成物体的方法。

用于3D印刷的热塑性组合物通常由逐层沉积直到形成三维物体的聚合物组合物组成。迄今为止，大多数3D印刷机使用的技术是熔丝制造(fused filament fabrication，FFF)，其也被称为熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)，是塑料挤出的一种特殊应用。FFF通常涉及将热塑性复混物(compound)或组合物加热至半液体状态以及将其沿着挤出路径从底部向上逐层以珠粒沉积。因此，FFF需要将熔融层通过喷嘴直接沉积，所述喷嘴将一个珠粒施用到另一个珠粒上，直到部件完成。在通常的FFF 3D印刷机中，施用喷嘴由丝形式的材料进料。通常，这些添加方法(additive method)以桌上型(desktop)规模应用。但是，FFF技术可以用以通过使用3D印刷机来实现更大的部件和物体，所述3D印刷机利用将以颗粒状直接进料的热塑性材料熔融的挤出机。

因此，3D印刷工艺需要这样一种材料，该材料能够堆积层层结构(layer by layerstructure)并实现物体，这些物体可以是独立的物体或者通过印刷元件的组装而制成的物体的一部分。更常见的是传统的FFF印刷需要支撑结构。迄今为止，3D印刷中常用的热塑性聚合物是丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺11(PA 11)和聚丙烯(PP)。还可以使用聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚酰胺6(PA 6)。但是，这些热塑性聚合物通常在层间粘合性、脆性、翘曲性方面具有局限性，或者它们需要高的加工温度。当物体的尺寸超过上述桌上型规模时尤其如此。在层间粘合性方面的局限性通常会导致使用较高的加工温度，以便获得足够低的熔体粘度并保证将形成最终物体的重叠珠粒之间的粘合性。但是，目的在于改善粘合性并在沉积过程中提供适当的流变性的较高的加工温度具有收缩的缺点，所述收缩会导致冷却后变形，例如翘曲，特别是在印刷大物体的情况下。

本发明的发明人们已经令人惊奇地发现，上述需求可以通过本发明的用于3D印刷的特定热塑性组合物满足。特别是，发明人们发现，在不受理论束缚的情况下，采用本发明的处于无定形相的特定聚酰胺在处于纯相和作为热塑性组合物的主要组分的两种情况下均减少了结晶和后结晶的影响。它提供了足够的表面硬度，而最终物体没有任何脆性。因此，由于基于二聚体的聚酰胺(dimer based polyamide)是无定形的并且提供了良好的粘合性，因此其是层间粘合性中的关键因素，这有助于印刷部件具有良好机械强度。

因此，在第一个方面中，本发明涉及用于3D印刷的热塑性聚合物组合物，其包含：

(a)至少25wt.-％、优选至少30wt.-％、更优选至少40wt.-％的无定形聚酰胺聚合物，所述聚酰胺聚合物可通过聚合以下组分而获得

a1)至少一种二聚脂肪酸；

a2)任选存在的至少一种一元羧酸；

a3)任选存在的至少一种线性二元羧酸；以及

a4)至少一种线性二胺；

(b)至少5wt.-％的结晶或半结晶热塑性聚合物，其中所述结晶或半结晶热塑性聚合物优选选自聚丙烯(PP)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(ethylvinylacetate，EVA)、聚丙烯酸酯、聚(乳酸)、不同于(a)的聚酰胺及它们的组合，更优选全同立构PP或EVA；

(c)任选存在的至少0.1wt.-％的相容剂；以及

(d)任选存在的至少1wt.-％、优选地至少3wt.-％、更优选地至少5wt.-％的填料，其中所述填料优选为增强填料，更优选地为纤维状填料。