[发明专利]用于增材制造的氰酸酯双重固化树脂

说明书

形成三维物体的方法通过以下步骤进行：(a)提供氰酸酯双重固化树脂；(b)从所述树脂形成三维中间体，其中所述中间体具有所述三维物体的形状，或赋予到所述三维物体的形状，和其中所述树脂通过暴露到光凝固；(c)任选地，洗涤所述三维中间体，且然后(d)充分地加热和/或微波照射所述三维中间体，以进一步固化所述树脂并形成所述三维物体。还描述了用于实施所述方法的组合物和由所述方法制造的产品。

Matthew S. Menyo和Jason P. Rolland

相关申请

本申请要求2015年9月4日提交的美国临时专利申请序列号62/214,601以及2015年12月22日提交的美国临时专利申请序列号62/270,635的权益，其公开内容通过引用以其整体结合到本文中。

发明领域

本发明涉及用于从液体材料制作固体三维物体的材料、方法和装置，以及由此生产的物体。

发明背景

在传统的增材或三维制作技术中，三维物体的构造以逐步(step-wise)或逐层(layer-by-layer)的方式进行。特别是，层形成在可见光或UV光照射的作用下，通过光可固化树脂的凝固来进行。两种技术是已知的：一种是其中在生长物体的顶部表面形成新层；另一种是其中新层在生长物体的底部表面形成。早先的实例是Hull，美国专利号5,236,637。其它方法示于美国专利号7,438,846、美国专利号7,892,474；M. Joyce，美国专利申请2013/0292862；Y. Chen等人，美国专利申请2013/0295212 (二者均在2013年11月7日)；Y.Pan等人, J. Manufacturing Sci.and Eng.134, 051011-1 (2012年10月)，和许多其它参考文献。用于这样的装置的材料一般是有限的，因而存在对提供用于不同产品家族的多种材料性质的新树脂的需求，如果三维制作要实现其全部潜力的话。

Southwell, Xu等人，美国专利申请公布号2012/0251841，描述用于增材制作的液体辐射固化树脂，但这些包含阳离子光引发剂(且因而在可使用的材料中是有限的)并且提出仅用于逐层制作。也见授权于Ueda (DSM)的美国专利号8,980,971。

Velankar, Pazos，和Cooper, Journal of Applied Polymer Science 162,1361 (1996)，描述由解封化学(deblocking chemistry)形成的可UV固化聚氨酯丙烯酸酯，但它们不被建议用于增材制造，并且未提出那些材料如何可适应于增材制造的提议。

氰酸酯是用于航空航天，计算等其它行业的一类重要的高温热固性材料。这些材料具有极高的玻璃转变温度(高达400℃)，高拉伸强度，高模量和低介电常数，介电损耗和吸湿性。这些材料是低粘度液体，半固体和在升高的温度下热固化的固体，并且迄今为止因此被认为与传统的3D打印(或本身所谓的增材制造方法)不兼容。

发明概述

我们通常通过将氰酸酯与可UV固化低聚物和反应性稀释剂共混来解决上述问题。在此，描述了掺入辐射固化网络和由氰酸酯组成的热固化热固性材料的可固化树脂。这种树脂允许创建3D打印部件。这些部件具有合乎需要的机械性质(极限拉伸强度，模量)，合乎需要的热性质(热变形温度，玻璃转变温度，降解温度，低热收缩率)和/或合乎需要的介电性质(低介电常数，低介电损耗)。

因此，本文描述了一种形成在此描述的三维物体的方法。该方法一般包括：

(a) 提供氰酸酯双重固化树脂(在此也称为“可聚合液体”)；

(b) 从所述树脂形成三维中间体，其中所述中间体具有所述三维物体的形状，或赋予到所述三维物体的形状，和其中所述树脂通过暴露到光凝固；