[发明专利]作为3D打印材料的聚环烯烃单体及由能够产生光酸的化合物活化的催化剂

说明书

根据本发明的实施方式包含一种组合物，其包含：潜伏催化剂；具有能够对潜伏催化剂进行配位并活化的相对离子且能够产生布朗斯台德酸的化合物；及进行开环移位聚合(ROMP)的一种以上的单体，当组合物曝光于合适的辐射时会形成三维(3D)物体。用于本组合物中的催化剂体系由于对氧气敏感，因此在大气环境条件下不会发生聚合。通过该工序制造的三维物体显示出优异的机械性能，尤其具有高变形温度、冲击强度、断裂伸长率等。因此，本发明的组合物可用作用于形成具有低于100μm的微米级别的各种尺寸的高冲击强度物体的3D喷墨材料，并且本发明的组合物可用于各种其他用途中。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月29日提交的美国临时申请案第62/691,833号；2019年1月29日提交的美国临时申请案第62/798,047号；2019年4月9日提交的美国临时申请案第62/831,250号的权益，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

根据本发明的实施方式通常涉及一种可用作三维(3D)打印材料的单组分组合物，其包含可本体聚合的聚环烯烃单体及由能够产生布朗斯台德酸的化合物光解的催化剂，该布朗斯台德酸具有能够进行配位并活化潜伏催化剂的相对离子。如此形成的组合物显示优异的机械性能，尤其显示高冲击强度，由此可用于各种应用中，包括3D油墨组合物及其他应用。更具体而言，本发明涉及一种在室温下稳定的单组分组合物，其包含降冰片烯(NB)系和双环戊二烯(DCPD)系烯烃单体及在光解条件下被活化的氧敏感催化剂体系，由此进行本体聚合而形成包括膜、过孔、线条图案等的固体物质。

背景技术

近年来，对能够制作具有微米级别的精细结构的3D物体的3D油墨组合物的开发越来越受到关注。最近出现的一些3D油墨体系能够连续生产例如可用于组织工程到电子组件等各种不同应用的3D物体。例如在JMDeSimone et al.,Science,Vol.347,1349-1352(2015)页中公开了一种连续液面生产(CLIP)技术，其通过“盲区(dead zone)”进行控制而防止所采用的3D油墨材料的任何氧敏感性，由此能够以更快的速度、更高的解析度制造一系列物体，因此如此形成的物体能够具有50～100微米范围的图案。

WO2017/068590 A1公开了使用可通过开环移位聚合方法聚合的双环戊二烯化合物的一系列3D喷墨打印材料。

美国专利第9,909,022 B2号公开了各种油墨组合物，将其打印并固化时在基板上形成有机薄膜。认为这种油墨组合物用于有机发光二极管(OLED)显示器中。上述专利中公开的组合物通常为可固化的聚乙二醇丙烯酸酯及多元醇丙烯酸酯，已知它们在高于200℃的温度下并不稳定。

因此，仍然需要开发一种能够以更快的速度固化并具备适于低成本制造具有工业价值的3D物体、膜及特征图案的热性能和机械性能的3D打印材料。这种组合物例如还可用作光学涂层组合物，其能够利用旋转涂布或狭缝涂布等常规方法涂布于各种所需基板上。另外，这种涂层可以是包含这种组合物的单层或多层。

因此，本发明的目的在于提供一种解决本领域所面临的困难的3D打印组合物。更具体而言，本发明的目的在于提供一种单组分组合物，其在惰性气氛下快速进行本体聚合而在3D打印系统的条件下形成3D物体。本发明的另一目的在于提供一种稳定的单组分的可本体聚合的组合物，其粘度在正常储存条件或低于正常储存条件下不会发生变化，而仅在3D工艺条件下进行本体聚合。

在下面的详细描述中，本发明的其他目的和进一步的应用范围将变得显而易见。

发明内容