[发明专利]用于3D打印的气体活化的氰基丙烯酸酯

说明书

本发明涉及一种制造三维物体的方法和一种用根据本发明的方法制造的三维物体。

本发明涉及一种制造三维物体的方法和一种用本发明的方法制造的三维物体。

增材和减材制造技术使计算机设计(例如CAD文件)能够制成三维(3D)物体。3D打印，也称为增材制造，通常包括将材料沉积、固化、融合或以其他方式形成3D物体的连续横断面层。例如，公开于美国专利第4,749,347号和美国专利第5,121,329号等专利中的熔融沉积成型技术，包括熔化建筑材料或打印材料的细丝，并将打印材料从相对于打印板在x、y和z轴上移动的分配器(3D打印机头或3D打印机挤出机)挤出。打印材料通常在x轴和y轴上沉积成层，以形成沿z轴堆叠的横截面层，从而形成3D物体。

通常，用于FDM型3D打印系统的材料是具有相对较低玻璃化转变温度Tg的热塑性化合物或组合物，其实例包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚丙烯(PP)和脂肪族聚酰胺(尼龙)。这些热塑性聚合物通常就层间粘合、脆性、翘曲而言存在局限性或它们需要高的加工温度。此外，热塑性材料对于机械需求用途例如汽车或医药应用通常太软/柔韧。

其他3D打印方法依赖于辐射固化(光固化成型)，其中树脂通过紫外线激光光化学硬化以形成所需的三维物体的层。除了潜在的高制造成本外，这种方法还存在阴影区域固化性能差的问题。

因此，根据3D打印方法，相应的打印材料必须满足特定的化学和/或物理标准，通常对材料的其他特性存在限制，例如最终物体的颜色、透射率、柔韧性/刚度、表面粗糙度等。除了上面已经提到的缺点，例如3D打印物体的透明度通常需要后加工(例如喷涂或树脂涂层)。

因此，本领域需要一种克服上述缺点的3D打印方法，该方法具有成本效益、快速且良好固化，提供相对坚硬、无色和透明的三维物体。

本发明的目的满足了这一需要，本文提供的是一种使用可阴离子聚合的单体组分组合物作为打印材料制造三维物体的方法，该组合物在与气态形式的活化剂成分接触时可快速且彻底固化。使用根据本发明的方法，可以制造相对坚硬、无色和透明的物体，而无需对打印的物体进行后加工。

一方面，本发明因此涉及一种制造三维物体的方法，该方法包括：

A)分配可阴离子聚合的单体组分组合物；

B)将所述分配的组合物暴露于气态形式的活化剂组分以引起所述组合物固化；并且，任选地，

C)重复步骤A)和B)至少一次以形成三维物体。

另一方面，本发明涉及以本文所述的方法制造的三维物体。

下面描述本发明的实施方式，但本发明不限于此。应当认识到，这些实施方式只是对本发明原理的说明。在不脱离本发明的范围的情况下，许多修改和改动对于本领域技术人员将是明显的。

在本说明书中，术语“a”和“an”和“至少一个”与术语“一个或多个”相同并且可以互换使用。

术语“3D(3维)打印机”、“3D打印系统”、“3D打印”、“打印”等一般描述通过如下用于制造三维(3D)物品或物体的各种固体自由形式制造技术：选择性沉积、喷射、熔融沉积成型或者本领域现在已知的或将来可能已知的使用构建材料或打印材料来制造三维物体的其他技术。

如本领域普通技术人员所理解的并且如本文进一步描述的，3D打印可以包括打印材料的选择性地沉积层以在诸如打印垫的基底上形成3D制品。因此，打印材料被沉积到打印垫的构建表面上。可以使用与本发明的目的一致的任何打印垫。适用于根据本发明的方法的打印垫的材料是本领域已知的，或可以从例如铝打印垫表面、玻璃打印垫表面和聚合物打印垫表面(如聚碳酸酯打印表面)进行选择。