[发明专利]用于聚合物配混物的3D印刷的支撑材料

说明书

环状烯烃共聚物(COC)和环状烯烃聚合物(COP)用作用于高温聚合物(例如，聚酰亚胺)的3D印刷的支撑材料。

优先权要求

本申请要求于2015年1月12日提交的美国临时专利申请系列号62/102,198(代理人案卷号12015001)的优先权，该文通过引用纳入本文。

发明领域

本发明涉及用于支撑通过3D印刷(或者已知为“熔融沉积成型(Fused DepositionModeling)”或“增材制造(additive manufacturing)”)制造的聚合物制品的某聚合材料。

发明背景

聚合物配混物直接成为所期望的三维形状的3D印刷使用热塑性材料(“构建材料”)，在构建材料各层沉积期间其有时是自支承的。然而，经常由于所期望的最终三维形状的错综复杂，尽管在构建建造期间使用支架且在建造完成后移除支架，但构建材料在形成期间仍需要支撑。支撑材料需要由与构建材料不同的热塑性材料制造，并且用于在建造的同时保持构建材料的三维完整性，直至构建材料进行充分冷却对制品进行自支承。在冷却至环境温度后，支撑材料的支架随后从构建材料去除，所述构建材料现在坚固且以其最终三维形状自支承。

以前，聚合支撑材料基于其在某些溶剂(水溶剂或有机溶剂)中的溶解度进行选择，以在它的最终三维形状中将支撑材料溶解离开构建材料。找寻构建材料不溶解于其中但支撑材料溶解于其中的合适溶剂是限制两种材料类型选择的一个问题。而且，使用后溶剂的处理是另一个问题。

发明概述

本申请所描述的是支撑材料，其具有足够的熔体强度以在通过3D印刷建造期间支撑构建材料，但是由于支撑材料缺乏对构建材料的粘附性和/或由于构建材料和支撑材料之间热膨胀系数(CTE)性能差异，所述支撑材料在室温下从构建材料上“脱离”。

此外，支撑材料需要具有合适的流变性，以使得支撑材料具有与构建材料类似的粘度与剪切速率，而且具有足够的熔体强度以使得其支撑构建材料，并且在通过3D印刷建造期间不会从支撑材料上简单流走。

找寻合适材料作为聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺/聚碳酸酯混合物的3D印刷的支撑材料，取决于在聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺/聚碳酸酯混合物加工的相同温度下具有合适粘度与剪切速率的聚合物，这是一种限制。但是，该限制仅对于建造支架用于支撑构建材料而言是重要的。一个不同的限制是在3D印刷完成后，支撑材料必须能够容易且完全与这些构建材料脱粘。

对于支撑材料的其它考虑是它们必须具有合适的热稳定性，并且随着它们流动并一层叠一层构建为最终三维形状而不会污染构建材料。

解决这些限制和考虑，已经发现环状烯烃共聚物(COC)和环状烯烃聚合物(COP)满足如上所述要求，以用作支撑材料，用于聚醚酰亚胺和聚醚酰亚胺/聚碳酸酯混合物作为构建材料的3D印刷。

COC和COP：(a)都在聚醚酰亚胺(PEI)和聚醚酰亚胺/聚碳酸酯混合物(PEI/CP)加工温度范围具有足够的熔体强度以构建良好的支架，(b)都在室温下具有良好的与PEI或PEI/PC的脱粘性能，并且(c)如果需要都可以进行抗冲改性，以使得当3D印刷使用从线轴输送支撑材料线的机器时，具有足够的延展性用于缠绕。

另外，COC和COP本身是透明的，且因此可以进行着色、或呈现荧光、或通过其它标记物(不透射线、近红外颜料、金属等)进行识别，以在该从构建材料去除所有支撑材料时帮助区分支撑材料和构建材料。

COC和COP以各种分子量进行销售，并因此具有稳健的产品范围，以提供合适用于与PEI或PEI/PC或其它所期望的聚合构建材料一同使用的熔融粘度。

这些聚合物还是热稳定的，且不容易解聚。