[发明专利]聚碳酸酯组合物及相关制品和增材制造方法

说明书

一种组合物，包含特定量的增强填料以及含有双酚A碳酸酯单元和下式的第二碳酸酯单元的共聚碳酸酯，其中，R^a、R^b、R³、R⁴、j、p和q如本文所定义。该组合物可用于制造在耐热性、大幅面增材制造中的可打印性以及打印部件的良好表面外观方面表现出所需平衡的制品。还描述了一种利用该组合物的增材制造的方法。

背景技术

与通过计算机数控机床或其它机械工艺制造的常规金属模具相比，通过增材制造制备的增强聚合物复合材料模具具有包括设计灵活性、制造时间更短和成本更低在内的优势。因此，增材制造越来越多地用于制造用于原型目的的工具和模具。衍生自双酚A的聚碳酸酯通常用于增材制造。然而，使用双酚A聚碳酸酯制造的增材制造部件的耐热性不足，无法满足需要暴露在高温下的应用，诸如当部件暴露于温度约121℃(250°F)和压力约207千帕(30磅/平方英寸)的典型高压灭菌过程(typical autoclave process)时。具有明显更高耐热性的塑料(例如聚醚砜和聚醚酰亚胺)可以用于增材制造，但它们要比聚碳酸酯昂贵得多，使用增材制造设备进行打印可能具有挑战性，并且可能无法提供所需的表面外观。因此，需要在耐热性、大幅面增材制造中的可打印性以及打印部件的良好表面外观方面表现出改善平衡的聚合物组合物。

发明内容

一个实施方式是一种组合物，基于组合物的重量包含：40至99重量％的共聚碳酸酯，基于100摩尔％的总碳酸酯单元，该共聚碳酸酯包含40至90摩尔％的双酚A碳酸酯单元和10至60摩尔％下式的第二碳酸酯单元，

其中，R^a和R^b在每次出现时独立地为C₁-C₁₂烷基、C₂-C₁₂烯基、或C₁-C₁₂烷氧基；R³在每次出现时独立地为C₁-C₁₂烷基；R⁴为氢、C₂-C₆烷基、或任选被1、2、3、4或5个C₁-C₆烷基取代的苯基；并且p、q和j各自独立地为0、1、2、3或4；和1至60重量％的增强填料，该增强填料选自由碳纤维、石墨烯片、芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维和它们的组合组成的组。

另一个实施方式是包含任何变化形式的组合物的制品。

另一实施方式是一种增材制造的方法，该方法包括：熔融挤出任何变化形式的组合物以形成第一熔融挤出物；以预定图案沉积第一熔融挤出物以形成包含上表面的第一层；进一步熔融挤出同一组合物以形成第二熔融挤出物；和以预定图案沉积第二熔融挤出物以形成包含下表面的第二层，该下表面与第一层的上表面接触。

下面详细描述了这些和其它实施方式。

附图说明

图1是通过大幅面增材制造打印的六面物体的图像。

图2示出了从打印物体上切下并用于确定拉伸和弯曲性能的测试制品的方向。

图3示出了用于确定拉伸性能的测试制品的尺寸。

图4是示出了表现出翘曲的六面物体的侧视图图像，包括翘曲拐角的插图放大图像。

具体实施方式

本发明人已经确定，通过如下组合物提供了打印部件改善平衡的耐热性、大幅面增材制造中的可打印性以及良好表面外观，该基组合物基于组合物的重量包含：40至99重量％的共聚碳酸酯，基于100摩尔％的总碳酸酯单元，该共聚碳酸酯包含40至90摩尔％的双酚A碳酸酯单元和10至60摩尔％下式的第二碳酸酯单元，