[发明专利]相容的热塑性薄膜的材料挤出3-D打印

说明书

本发明涉及使用相容的热塑性材料(薄膜、片材或筏材)作为3D打印制品的基础片材或层。基础薄膜的使用提供了一种打印大型制品、以及通过在薄膜上直接打印来减少翘曲的方法。与传统打印机表面(玻璃、金属、胶水或可重复使用的薄膜)相比，打印制品更好地粘附至薄膜，这是因为由于熔体中是相容的、可混溶的或半可混溶的，通过形成链缠结使打印制品与薄膜熔接在一起。

发明领域

本发明涉及使用相容的热塑性材料(薄膜、片材或3D打印材料)作为用于3D打印制品的基础片材、薄膜或层。基础薄膜的使用提供了一种打印更大型制品、以及通过在薄膜上直接打印来减少翘曲的方法。与传统打印机表面(玻璃、金属、胶水或可重复使用的薄膜)相比，打印制品更好地粘附至薄膜，这是因为由于熔体中是相容的、可混溶的或半可混溶的，通过形成链缠结来将打印制品与薄膜熔接在一起。

发明的背景技术

在3D打印部件(材料挤出增材制造)和用于待打印部件的打印机构建板(buildplate)之间的粘附必须是牢固的。由于在挤出材料时喷嘴的位置是在打印之前由软件确定的，因此，如果在打印期间打印部分移动或翘曲，则后续的层将无法正确打印，导致制品成型不良。

通常，在3-D打印中，制品直接打印在玻璃或金属上。可以使用胶带和胶棒来提高粘附性，但这只会带来很小的粘附性改进。在对玻璃或金属的粘附性不足的情况下，可以通过在构建板上放置粘附促进薄膜(例如聚醚酰亚胺(PEI))并在这些薄膜的顶部进行打印来对表面进行另外修饰。这些薄膜使印刷材料对构建板的粘附性增加，但在打印后会释放制品——意味着这些薄膜将重复使用。在印刷材料和粘附促进薄膜之间没有形成永久性结合。

3D打印中的一个问题是，原本具有出色的机械性能、化学性能或温度稳定性能的某些材料常常会收缩或翘曲，并且与玻璃或金属基材、或PEI或其它常规薄膜的粘附性较差。

令人惊讶的是本发明的相容的、可混溶的薄膜提供了对打印部件的出色粘附性。薄膜会被丢弃，或成为制品的永久部分。尽管不受任何特定理论的束缚，但认为薄膜和制品聚合物在熔体中是可混溶的、相容的或半可混溶的，会形成链缠结，导致两种聚合物的熔接，这将防止制品被从基底拉走——产生出色的粘附性，并减少了翘曲。这对于结晶和半结晶聚合物而言尤其重要，其常常显示出来自3D打印的翘曲比无定形聚合物制品更高。

发明概述

本发明涉及与聚合物薄膜熔接的3D打印结晶或半结晶制品，其中，聚合物薄膜的玻璃化转变温度(T_g)比打印温度低50℃，优选低80℃，更优选低100℃。

或者，粘附至所述制品的聚合物薄膜的T_g或熔融温度(T_m)比制品的热塑性材料的T_g或T_m低至少10℃、优选至少20℃、优选至少30℃、甚至超过50℃。

本发明还涉及一种形成3D打印制品的方法，所述方法包括如下步骤：将聚合物片材置于玻璃构建板和待打印制品之间，其中，所述聚合物薄膜与熔融状态的制品是相容的、可混溶的或半可混溶。

在本说明书内，已经以能够写出清晰简洁的说明书的方式描述了实施方式，但是意在并且将理解的是，可以对实施方式进行各种组合或分离而不脱离本发明。例如，应当理解，本文描述的所有优选特征适用于本文描述的本发明的所有方面。

本发明的方面包括：

1.由3D打印制备的制品，其中，所述制品包括：

a)结晶或半结晶聚合物制品，

b)在制品和3D打印机的基底板之间粘附至制品的聚合物薄膜；其中，所述薄膜的T_g比打印温度低50℃、优选低80℃、更优选低100℃。

2.如方面1所述的制品，其中，所述结晶或半结晶聚合物选自下组：聚偏二氟乙烯均聚物和共聚物、聚酰胺、聚丙烯、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮。