[发明专利]用于增材制造的氯乙烯聚合物和组合物

说明书

本发明涉及用于增材制造技术的热塑性聚合物，其中热塑性聚合物衍生自一种氯化单体单元，其中热塑性聚合物有适合于增材制造技术的熔体流动速率(MFR)。本发明还涉及由增材制造技术形成的3D产品的制造方法，其中3D产品包含一种衍生自一种氯化单体单元的热塑性聚合物，或一种热塑性组成物，其包含至少一种衍生自氯化单体单元的热塑性聚合物；和至少一种稳定剂，其中热塑性聚合物或组成物有适合用于增材制造技术的MFR。

技术领域

本发明涉及用于增材制造(Additive Manufacturing)(3D打印)的氯化热塑性聚合物。特别是，本发明涉及氯化热塑性聚合物及包含至少一种衍生自氯化单体单元的热塑性聚合物的热塑性组成物；及使用这种热塑性塑料3D打印以形成3D产品的方法。

背景技术

3D打印是一项广泛被使用并在发展中的加工技术。“3D打印”一语总结种类繁多的不断在发展中的技术，涵盖例如，金属-激光烧结、塑料粉末烧结、紫外线固化及熔化层沉积技术。网络检索是提供应用于这个迅速发展的应用领域的技术概况的最好方式，因为印刷媒体难于跟上迅速发展的脚步。

3D打印的核心，一般而言是由离散粒子(例如塑料及金属)一层一层累积熔合而形成三维结构的加工方法。

将熔融塑料层叠累加而形成3D产品的常见技术实例是熔融沉积建模(FDM)，也称为熔丝制造法(FFF)。该技术可将一种或更多的塑料材料加热而沉积并冷却而形成3D产品。由于FDM技术的特殊要求，用于打印材料的优选聚合物是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及聚乳酸(PLA)。其他可用的材料例如聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)及聚苯乙烯(PS)，而最近则有聚醚醚酮(PEEK)。

常用的ABS及PLA材料有一些功能缺陷。例如，ABS在冷却中会收缩，因而可能容易“弯曲”(bowing)及/或“翘曲”(warping)，而可能导致不良形状，以及没有热床则很难使用。ABS溶解于丙酮，ABS以及PLA二者都由空气吸收水分，所以在使用或储藏于特制容器之前需要烤干以避免吸收水分。PLA具有低缓慢的冷却速率因而在使用时须要使用冷风扇。它也会在约50℃下翘曲。由于PLA是由有机材料制造，例如玉米，它是可生物分解的且没有ABS坚固。因此，如上述特性以及户外风化性能、机械强度及阻燃性正是新的3D打印材料所需要改进的一些性质。

为了发现表现更好的可3D打印的材料而进行研究。过去的许多尝试是专注于使用不同等级的工程塑料，它们已经被使用，例如，在注塑(injection moulding)中。最近的结果是已引入这种塑料的3D打印-专用聚合物修饰物(例如Ultem级，制)。

WO2010108076描述了一种改进撞击强度的新颖生物聚合物，其基于生物可分解链的交联作用。

US7365129描述了一种由粉末做3D打印的新方法。在该美国专利中公开的热塑性聚合物包括PVC作为其可用的粉末原料之一。但是，该粉末熔融技术比不上熔融沉积建模(FDM)3D打印。在该美国专利中没有提供该PVC粉末的更多细节。

WO 9826013描述了用于墨水喷射打印的墨水。该墨水是由酯酰胺树脂、“增黏树脂(tackifying resin)”、及着色剂组成。该酯酰胺树脂是由与长链一元醇及二胺结合的聚脂肪酸组成。PVC是作为“增黏树脂”的树脂成分而被提到。

如前所讨论，虽然氯化热塑性塑料，例如PVC，与3D打印关联而被公开，但该氯化热塑性塑料还没有被作为通常的塑料原料而用于通常的3D打印应用中。

有鉴于3D打印的成长，例如熔融沉积建模(FDM)技术，在私人家庭3D打印，以及工业上应用(例如，Arburg Freeformer及大面积增材制造(Big Area AdditiveManufacturing Technology，BAAM)及在选择合适替代聚合物的限制，本发明者开始要制得在成本上可竞争而适合于在工业上以及家庭中使用，且具有优异性质的聚合物。