[发明专利]使用光调节自由基聚合的增材制造方法

说明书

一种制作三维物体的方法，所述方法包含：将甲基(丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、苯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯基咔唑、乙烯基吡啶、乙烯基醚、氯乙烯单体、多官能单体和多官能预聚物中的至少一种与有机光氧化还原催化剂组合以提供反应混合物；沉积所述反应混合物；通过用光源照射所述反应混合物聚合所述单体；和重复所述沉积步骤直到形成所述三维物体。

背景技术

本公开涉及增材制造并且具体来说涉及经由增材制造使用光氧化还原催化剂以实现无金属光调节自由基聚合制作物体的方法。

增材制造一般为其中基于物体的计算机模型制作三维(3D)物体的方法。这些方法用于多种领域中，如出于可视化、演示和机械原型设计目的的设计相关领域。

3D打印为增材制造的一个实例。3D打印的方法包括熔融沉积成型(FDM)和选择性激光烧结(SLS)。用于3D打印中的材料通常为聚合物；常见实例包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)和热塑性聚氨基甲酸酯(TPU)。

当选择3D打印方法和构建材料时考虑许多因素，例如聚合物的熔体流动速率和所制作物体的固态特性。

在FDM中，熔融聚合物长丝从挤出喷嘴挤出以逐层构建制作的制品。当在SLS中使用时，对于聚合物的重要要求为：良好熔体流动速率、相对低的熔融温度、在冷却后良好粘附力和良好机械特性。ABS为当前用于大多数应用的标准材料，然而，经由增材制造制备的ABS衍生制品具有不良物理特性，至少部分因为这些部件实际上由数十到数百熔接线形成，并且已知ABS熔接线具有不良物理特性。另外，用ABS制作涉及形成烟，需要通风良好的区域。

在SLS中，使用聚合物粉末，例如聚酰胺、TPU或PEEK。在烧结过程期间粉末熔融，并且熔融粘度和结晶温度可致使制作的制品变翘曲。另外，弱粘结、吸湿性和低粉末可循环性已经作为使用已知聚合物原料的SLS的缺点提出。已尝试添加添加剂，如填充剂解决这些缺点，但是这由于所聚合物的高度粘度仅获得了有限的成功-高粘度阻止添加剂均匀负载到聚合物。

期望改善的增材制造工艺以生产具有良好固态特性的制作的制品。经由增材制造使用光氧化还原催化剂以实现无金属光调节自由基聚合制作物体的方法为期望的。

发明内容

一种制作三维物体的方法，所述方法包含：将甲基(丙烯酸酯)、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、苯乙烯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、乙烯基咔唑、乙烯基吡啶、乙烯基醚、氯乙烯单体、多官能单体和多官能预聚物中的至少一种与有机光氧化还原催化剂组合以提供反应混合物；沉积反应混合物；通过用光源照射反应混合物聚合单体；和重复沉积步骤直到形成三维物体。

具体实施方式

本公开整体上涉及增材制造，并且具体来说涉及使用光氧化还原催化剂以实现无金属光调节自由基聚合用于生产制作的制品的方法。

在整个本说明书中，除非上下文另外要求，否则词“包含(comprise)”和“包括(include)”和变化形式(例如“包含(comprises、comprising)”，“包括(includes、including)”)将理解为暗示包括陈述的组件、特征、要素或步骤或组件、特征、要素或步骤的组，但不排除任何其它整数或步骤或整数或步骤的组。

如所使用的除非上下文另外明确指示，否则如在本说明书和所附权利要求书所使用的单数形式“一个/种(a/an)”以及“所述(the)”包括多个指示物。

范围在本文中可以表述为从“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表述这类范围时，另一方面包括从所述一个特定值和/或到所述另一个特定值。类似地，当值通过使用前置词“约”表述为近似值时，应理解，特定值形成另一方面。进一步应理解，无论与另一个端点相关还是另一个端点不相关，每一个范围的端点都是有意义的。

如本文所用，术语“组合”包括将一个或多个项目添加到反应混合物。