[发明专利]硫代氨基甲酸酯聚合物、其合成方法和在增材制造技术中的用途

说明书

本发明公开硫代氨基甲酸酯聚合物、其合成方法和在增材制造技术中的用途，包括一种半结晶硫代氨基甲酸酯聚合物。所述半结晶硫代氨基甲酸酯聚合物包含第一类型的单体经由硫代氨基甲酸酯键共价键结到第二类型的单体的顺序链。所述第一类型的单体中的每一个包括两个或多于两个硫醇官能团且所述第二类型的单体中的每一个包括两个或多于两个异氰酸酯官能团。所述第一和第二类型的单体在通过pKa大于7的非亲核碱催化的阴离子阶梯式生长聚合反应中聚合在一起，所述非亲核碱通过光潜碱的光引发分解而产生。还公开一种合成方法，和制造聚合物部件的聚合物喷射和立体光刻方法。

本申请是本申请是申请日为2017年3月14日、申请号为“201780017559.7”、名称为“硫代氨基甲酸酯聚合物、其合成方法和在增材制造技术中的用途”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2016年3月15日提交的美国临时专利申请第62/308,664号和2017年3月14日提交的美国非临时专利申请第15/458,220号的权益，所述申请以全文引用的方式并入本文中，如同完全阐述于本文中一般。

技术领域

本申请大体上涉及硫代氨基甲酸酯聚合物、且更确切地说此类聚合物的半结晶形式，合成方法以及将此类聚合物和方法用于增材制造技术应用。

背景技术

使用聚合物的工业增材制造技术，如3维(3D)聚合物打印技术可由于具有低韧性、窄热操作范围和/或不佳机械等向性的最终聚合物产物而受到限制。举例来说，使用丙烯酸酯单体通过立体光刻来产生聚合物部件的树脂可快速反应，确保较短打印时间，但最终产物聚丙烯酸酯聚合物可能是脆性玻璃状材料或软橡胶状材料，其均不具有所需的较高韧性。使用通过光自由基和光阳离子引发剂两者固化的丙烯酸酯和环氧化物或使用氨基甲酸酯或环氧寡聚物和丙烯酸酯的杂化树脂可通过快速固化产生韧性较高的最终聚合物。但是，此类树脂通常展现较高粘度并且因此展现较长打印时间和较高成本。此外，使用此类树脂产生的3D打印部件可由于不佳的层间粘附而具有不佳机械性能。举例来说，所述部件可在与打印层方向(例如X和Y轴)同轴时具有极佳机械特性，但当垂直于打印层(例如Z轴)加压时机械特性不佳。此外，相比于半结晶工程化塑料，此类聚合物的非晶形结构限制由其产生的3D部件的性能。因此，仍需要开发产生适合于3D打印技术的坚韧聚合物的树脂和合成方法。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供半结晶硫代氨基甲酸酯聚合物。半结晶硫代氨基甲酸酯聚合物包含第一类型的单体的顺序链，其通过硫代氨基甲酸酯键共价键结到第二类型的单体。第一类型的单体中的每一个包括两个或多于两个硫醇官能团且第二类型的单体中的每一个包括两个或多于两个异氰酸酯官能团。第一和第二类型的单体在通过pKa大于7的非亲核碱催化的阴离子阶梯式生长聚合反应中聚合在一起，所述非亲核碱通过光潜碱的光引发分解而产生。

本公开的另一实施例为一种合成半结晶硫代氨基甲酸酯聚合物的方法。方法包含形成包括第一类型的单体、第二类型的单体和光潜碱的混合物。第一类型的单体包括两个或多于两个硫醇官能团且第二类型的单体包括两个或多于两个异氰酸酯官能团。所述方法进一步包含光引发光潜碱分解以形成pKa大于7的非亲核碱催化剂，以进而引发第一类型的单体与第二类型的单体的阶梯式生长聚合。

本公开的另一实施例为制造聚合物部件的聚合物喷射方法。所述方法包含使沉积混合物曝光以光引发混合物中的光潜碱的分解以形成pKa大于7的非亲核碱催化剂，以进而引发混合物中的第一类型的单体与第二类型的单体的阶梯式生长聚合，以进而形成半结晶硫代氨基甲酸酯聚合物部件，其中第一类型的单体包括两个或多于两个硫醇官能团且第二类型的单体包括两个或多于两个异氰酸酯官能团。