[发明专利]用于打印三维物体的多官能团预聚物及其使用方法

说明书

公开了一种具有多个官能团的预聚物。预聚物的实施例可以具有分子式为X的化合物：还描述了一种可聚合液体，其包括可用于通过增材制造的方法生产三维物体的预聚物，以及使用该可聚合液体形成三维物体的方法。

相关申请的交叉引用

本申请是PCT申请，其要求申请日为2019年7月9日、申请号为62/872，062的美国临时专利申请的优先权。上述所有内容的主题全部通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及具有多个官能团的预聚物以及使用含有该预聚物的可聚合液体来生产三维物体的方法。

背景技术

光固化3D打印技术以可光固化树脂为原料，在可见光或紫外光照射下固化液态光固化树脂。可光固化树脂通常处于液态，在一定波长的可见光或紫外光照射下进行光固化以完成固化。在典型的光固化3D打印过程中，三维物体一次构建一层。每一层通过将该层的二维图案投射到可光固化液体中而形成，从而固化该液体以形成与二维图案匹配的固体形状。图案通常显示在可编程显示器上，例如基于LCD(液晶显示器)或DLP(基于数字微镜设备的数字光处理)技术的显示器。图案由光学元件从显示设备投影到液体上。因为显示设备是可编程的，所以显示器上的图案可以针对不同的层进行更改。

在传统的光固化3D打印过程中，通常使用两种类型的打印技术：自上而下打印和自下而上打印。在“自上而下”打印中，可光固化树脂通过放置在构建平台上树脂贮存器上方的光源固化，其中3D物体固化并连接到该构建平台。一旦当前层固化，构建平台将下降到下一层的树脂贮存器中。每个新层形成在要形成的3D物体的上表面上。相比之下，在“自下而上”打印中，可光固化树脂通过树脂贮存器底部的透光窗口由来自下方的光源固化。每个新层形成在要形成的3D物体的底面上。在“自下而上”打印中，构建平台从树脂贮存器中升起，每层之间需要一个“剥离”步骤，以便将固化层从树脂贮存器的底面分离。连续液体界面生产(CLIP)是一种自下而上的3D打印技术，其中可光固化树脂通过下方光源由树脂贮存器底部的透氧窗口固化。窗口上方的氧层(称为“死区”或“抑制层”)可防止液体树脂粘附在树脂贮存器的底面上，由于不需要“剥离”步骤，因此可采用连续曝光。然而，这种打印技术也有其局限性。例如，死区对温度高度敏感，微小的温度波动可能导致打印失败。

美国专利9，676，963公开了一种使用可聚合液体形成三维物体的方法，该可聚合液体包括第一光可聚合液体组分和与第一组分不同的第二可固化组分的混合物。然而，该方法使用至少两种不同组分的混合物，并且在两种组分混合在一起后粘度将显著增加，因为一些组分可能会过早固化。因此，三维打印过程必须在这两种成分混合后数小时内开始，否则混合物会变得太粘稠而无法使用。这需要单独存储不同组分，增加了制造过程的复杂性。

因此，需要更好的材料和方法来使用可光固化3D打印技术制造三维物体。

发明内容

本文描述了通过增材制造来生产三维物体的方法和材料。实施例提供了分子式为X的预聚物化合物：

其中：Z为封闭基团；

R1、R2和A分别独立地选择一个烃基；

R’是NH或O；以及

Y包括氨基醇或二胺部分。

在一些实施例中，预聚物中的封闭基团Z包括反应型环氧基、烯基，炔基或硫醇端基的封闭基团。在一些实施例中，Z为2-甲基-2-丙烯酸-2-[(1，1-二甲基乙基)氨]乙酯(t-BAEMA)。

在一些实施例中，预聚物中的封闭基团Z包括肟部分。在一些实施例中，Z是2-丁酮肟。

在一些实施例中，预聚物中的Y包括具有一个或以上末端羟基的氨基醇部分。

在一些实施例中，预聚物中的Y包括可光固化基团。在一些实施例中，可光固化基团包括丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团。

在一些实施例中，预聚物中的Z包括反应型端基，Y为氨基醇。