可光固化的聚合物、可光固化的聚合物組合物和包括其的光刻工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于通過立體光刻來三維(3D)印刷制品的聚合物配制品，該配制品包含官能化聚合物。本發(fā)明專利技術(shù)進一步涉及用于形成結(jié)合了前述聚合物配制品的3D物體的光刻方法。前述聚合物配制品的3D物體的光刻方法。前述聚合物配制品的3D物體的光刻方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】可光固化的聚合物、可光固化的聚合物組合物和包括其的光刻工藝
相關(guān)申請
[0001]本申請要求于2018年10月10日提交的美國臨時申請?zhí)?2/743756的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的將該申請的全部內(nèi)容通過援引并入本申請。


[0002]本專利技術(shù)涉及一種用于通過立體光刻三維(3D)印刷制品的聚合物配制品，該配制品包含官能化聚合物。本專利技術(shù)進一步涉及用于形成結(jié)合了前述聚合物配制品的3D物體的光刻方法。

技術(shù)介紹

[0003]近來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于由聚合物材料來光加工3D制品的光刻工藝由于其相對速率和簡單性而受到歡迎。通常，光刻工藝涉及使用光、例如UV照射來在特定位置局部固化可聚合配制品。該局部固化允許加工三維制品。
[0004]光刻工藝通常使用為液體的可聚合配制品，以便獲得具有良好分辨率的零件。在室溫下為液體的可聚合配制品在印刷工藝中更容易使用，但它們通常產(chǎn)生具有中等機械特性和熱穩(wěn)定性的制品。
[0005]在光刻工藝中使用的某些聚合物展示出良好的機械特性分布。這些聚合物需要在高于其熔融溫度下熔化，以用于液體可聚合配制品中。鑒定有價值的聚合物的挑戰(zhàn)之一是它們需要在聚合物熔融溫度下保持熱穩(wěn)定性，并且當照射可聚合配制品的層時在印刷過程中具有反應性。
[0006]用于光刻工藝中的有價值的可聚合配制品的另一個挑戰(zhàn)是它們必須能夠生產(chǎn)在光加工后展示良好的機械特性，并且在暴露至于高溫(例如高于150℃)后基本保持這些機械特性的3D制品。
[0007]本專利技術(shù)的可聚合配制品為高溫3D印刷工藝提供了非常適合的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0008]本專利技術(shù)涉及一種聚合物配制品(F)，其包含選自聚(芳醚砜)(PAES)和聚醚酰亞胺(PEI)聚合物的聚合物(P)，其中該聚合物(P)包含至少一個具有式(M1)或(M2)的端基：其中
?
R是H或CH3，
?
X是鍵或(CH2)
n
，其中n的范圍是從1至20，并且
其中，聚合物(P)的數(shù)均分子量(Mn)小于40,000g/mol、小于35,000g/mol、小于30,000g/mol、小于25,000g/mol、小于20,000g/mol、小于15,000g/mol或小于10,000g/mol，如通過使用二氯甲烷作為流動相和聚苯乙烯標準物的凝膠滲透色譜(GPC)確定的。
[0009]此聚合物配制品(F)可以例如用于光加工工藝。特別地，本專利技術(shù)的配制品(F)可以被結(jié)合到光刻工藝中，其中使用光來固化這些官能化的聚合物。本專利技術(shù)的配制品(F)可以在低于或高于聚合物(P)的Tg的溫度下轉(zhuǎn)變成液態(tài)而不發(fā)生顯著變化，并且然后通過UV光的照射而固化，從而產(chǎn)生具有高Tg、高機械特性以及高熱穩(wěn)定性的高熱特性材料。本專利技術(shù)的配制品(F)可以有效地用于3D印刷光刻工藝中。
[0010]本專利技術(shù)還涉及用于用增材制造系統(tǒng)制造三維(3D)制品的方法，該方法包括：
?
提供根據(jù)本專利技術(shù)的聚合物配制品(F)，和
?
由該聚合物配制品(F)印刷該3D制品的層。
[0011]根據(jù)本專利技術(shù)的另一個實施例，該印刷步驟包括用UV光照射該聚合物配制品(F)。該UV光可以例如是激光。
[0012]本專利技術(shù)還涉及至少部分地通過上述方法可獲得的3D制品，以及聚合物配制品(F)用于通過立體光刻(SLA)制造3D物體的用途。
附圖說明
[0013]圖1是要印刷的3D物體的示意圖。
[0014]圖2是由對比配制品1印刷的物體的圖片。
[0015]圖3是由本專利技術(shù)的配制品2印刷的物體的圖片。
具體實施方式
[0016]本專利技術(shù)涉及一種聚合物配制品(F)，其包含至少一種選自由聚(芳醚砜)(PAES)聚合物和聚醚酰亞胺(PEI)聚合物組成的組的聚合物(P)，其中該聚合物(P)已經(jīng)被官能化。更確切地，該聚合物(P)包含至少一個具有式(M1)或(M2)的端基：其中
?
R是H或CH3，
?
X是鍵或(CH2)
n
，其中n的范圍是從1至20，例如從1至10或從1至8。
[0017]根據(jù)本專利技術(shù)，聚合物(P)的數(shù)均分子量(Mn)小于40,000g/mol、小于35,000g/mol、小于30,000g/mol、小于25,000g/mol、小于20,000g/mol、小于15,000g/mol或小于10,000g/mol，如通過使用二氯甲烷作為流動相和聚苯乙烯標準物的凝膠滲透色譜(GPC)確定的。優(yōu)選地，聚合物(P)的數(shù)均分子量(Mn)小于20,000g/mol。
[0018]包含本專利技術(shù)的官能化的聚合物(P)的配制品(F)可用于光加工工藝。特別地，本專利技術(shù)的聚合物(P)和聚合物配制品(F)可以被結(jié)合到光刻工藝中，其中使用光來固化這些官能化的聚合物。
[0019]本專利技術(shù)的配制品(F)還包含：
?
至少一種溶劑，
?
至少一種光引發(fā)劑，以及
?
至少一種阻滯劑。
[0020]本專利技術(shù)的配制品(F)優(yōu)選為液體，例如在室溫或高于室溫下。
[0021]根據(jù)本專利技術(shù)，光引發(fā)劑是這樣的化合物，將該化合物特別添加到配制品中以將吸收的光能、UV或可見光轉(zhuǎn)化為引發(fā)物質(zhì)形式的化學能，例如自由基或陽離子。
[0022]根據(jù)本專利技術(shù)，阻滯劑是被添加以清除由光引發(fā)劑產(chǎn)生的未使用的自由基或吸收一部分入射UV能量的化合物。這種化合物可以提高制造零件的尺寸精度。
[0023]將本專利技術(shù)中描述的聚合物(P)用官能團官能化，該官能團是(甲基)丙烯酸部分(M1)和/或苯乙烯(M2)。該官能團作為聚合后改性被引入在該聚合物鏈的至少一端，例如在該聚合物鏈的兩端，和/或該聚合物骨架的側(cè)鏈中。
[0024]更確切地，本專利技術(shù)中描述的聚合物(P)在該聚合物鏈的至少一端被官能化，作為“末端官能化”。本專利技術(shù)的聚合物(P)可以在該聚合物鏈的兩端被官能化。本專利技術(shù)的聚合物(P)還可以在該聚合物骨架內(nèi)被官能化，作為“內(nèi)部官能化”。例如，關(guān)于內(nèi)部官能化，聚合物(P)的一個或多個不位于聚合物鏈末端的重復單元可以用官能團官能化，該官能團是(甲基)丙烯酸部分。
[0025]本專利技術(shù)的配制品(P)可以包含多于一種的聚合物(P)，例如三種不同的聚合物(P)中的兩種。
[0026]聚(芳醚砜)(PAES)
[0027]根據(jù)實施例，P是具有式(L)的重復單元(R
PAES
)的PAES：
?
每個R1獨立地選自由以下各項組成的組：鹵素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬磺酸鹽、烷基磺酸酯、堿金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸酯、胺和季銨；
?
對于每個芳香族環(huán)，每個i是獨立選擇的從0至4的整數(shù)；
?
T選自由以下各項組成的組：鍵、
?
CH2?
；
?
O
?
；...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種聚合物配制品(F)，其包含基于該配制品(F)的總重量：
?
基于F的總重量從1至50wt.％的至少一種選自由聚(芳醚砜)(PAES)聚合物和聚醚酰亞胺(PEI)聚合物組成的組的聚合物(P)，其中該聚合物(P)包含至少一個具有式(M1)或(M2)的端基：其中
?
R是H或CH3，
?
X是鍵或(CH2)
n
，其中n的范圍是從1至20，并且其中，該聚合物(P)的數(shù)均分子量(Mn)小于40,000g/mol，如通過凝膠滲透色譜法(GPC)使用二氯甲烷作為流動相和聚苯乙烯標準物確定的，
?
至少一種溶劑，
?
至少一種光引發(fā)劑，以及
?
至少一種阻滯劑。2.如權(quán)利要求1所述的配制品，其中，P是PAES，其包含具有式(L)的重復單元(R
PAES
)：
?
每個R1獨立地選自由以下各項組成的組：鹵素、烷基、烯基、炔基、芳基、醚、硫醚、羧酸、酯、酰胺、酰亞胺、堿金屬或堿土金屬磺酸鹽、烷基磺酸酯、堿金屬或堿土金屬膦酸鹽、烷基膦酸酯、胺和季銨；
?
對于每個芳香族環(huán)，每個i是獨立選擇的從0至4的整數(shù)；
?
T選自由以下各項組成的組：鍵、
?
CH2?
；
?
O
?
；
?
SO2?
；
?
S
?
；
?
C(O)
?
；
?
C(CH3)2?
；
?
C(CF3)2?
；
?
C(＝CCl2)
?
；
?
C(CH3)(CH2CH2COOH)
?
；
?
N＝N
?
；
?
R
a
C＝CR
b
?
，其中R
a
和R
b
各自彼此獨立地是氫或C1
?
C12
?
烷基、C1
?
C12
?
烷氧基、或C6
?
C18
?
芳基；
?
(CH2)
m
?
和
?
(CF2)
m

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J，
申請(專利權(quán))人：弗吉尼亞科技知識產(chǎn)權(quán)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：