[发明专利]用于产生用于3D光聚合物喷射的载体子结构的组合物

说明书

本发明涉及一种能够产生用于光聚合物喷射的3D打印的载体子结构的可UV固化组合物，并且涉及一种使用所述载体材料组合物的3D打印方法，并且涉及一种可通过所述3D打印方法获得的3D打印制品。所述组合物包含特定含量的N‑丙烯酰基甘氨酰胺型单体、任选的亲水性共聚单体、亲水性分散介质或水、光引发剂和任选的功能添加剂或其组合。

背景

本发明涉及一种能够产生用于光聚合物喷射的3D打印的载体子结构的可UV固化组合物，并且涉及一种使用所述载体材料组合物的3D打印方法，并且涉及一种可通过所述3D打印方法获得的3D打印制品。

光聚合物喷射是广泛使用的3D打印技术，其中将作为构建材料的液体光聚合物的液滴通过喷墨打印头的喷嘴喷射到构建平台上，然后立即通过UV光聚合和固化以形成构建材料的图案层。逐层重复该过程以构建3D模型。

在光聚合物喷射方法中使用可UV固化的载体材料以促进复杂几何形状如精细结构、悬垂物和中空结构的成功打印。将载体材料和构建材料的液滴喷射到构建平台上以形成构建材料和载体材料的图案层，从而使得当逐层重复打印过程时，这两种材料形成具有两个子结构的复合结构。然后，立即通过UV光固化打印的构建材料和载体材料，从而形成具有由载体材料形成的3D打印载体子结构和由构建材料形成的3D打印构建子结构的复合结构，其中3D打印的载体子结构负载3D打印的构建子结构。在该方法结束之后，移除3D打印的载体子结构，留下由3D打印的构建子结构制成的3D打印制品作为最终产品。

3D打印的载体子结构的移除通常通过使用例如苛性钠水溶液的化学洗涤工艺或者通过在打印工作结束后的高压喷水站来完成。该移除方法具有若干缺点：1)需要专用的清洁和管道装置；2)涉及多个零件的劳动密集型工艺；3)可能发生载体材料的不完全移除，尤其是在3D打印的构建子结构的腔内；4)由于机械和/或化学洗涤，可能获得差的表面质量或细节损失。为了克服上述问题，非常希望提供完全水溶性的可UV固化的载体材料，从而使得其可通过快速、容易和无化学品的移除方法移除。

CN103476570A公开了载体材料用于3D打印的用途。将包含蜡组分的水分散性3D打印载体材料与3D打印构建材料组合进行3D打印以形成3D打印的复合结构，所述蜡组分包含乙氧基化脂肪醇和粘度改进剂。在升高的温度下，打印头中的载体材料为液体，并且一旦将其沉积到被打印的结构的表面上，其就冻结成固体。随后用水移除固化的载体材料，从而获得由构建材料制成的成品。打印后载体材料的固化和固体载体材料的移除基于熔点和水分散性。该申请没有公开如何微调载体材料的固化和水溶解行为。

CN03189187A公开了通过光制造，随后水洗移除载体材料，由造型材料和载体材料制备3D打印的制品。造型材料根据其加权平均SP值选择。载体材料包含水溶性单官能烯属不饱和单体如(甲基)丙烯酸酯、含氧亚丙基的氧化烯和光引发剂。将造型材料和载体材料3D打印并光固化以形成复合结构。然后通过水洗移除固化的载体材料。由于不存在载体材料的交联机理，因此固化的载体材料似乎很弱，必须用含氧亚丙基的氧化烯增强。然而，由于仅有一个参数起作用，特别是当需要较强的载体材料时，因此难以平衡载体材料的强度和可移除性。

CN1926470A在3D打印中使用第一界面材料作为构建材料，使用第二界面材料作为载体材料。第二界面材料可为不可固化的液体，或者是导致弱固体的可固化液体，当其接触水时，该弱固体可膨胀和破碎，从而可用最少的手工操作容易地移除第二界面材料。第二界面材料可为不可固化的组分和可固化组分的组合，二者都是水溶性的。

尽管3D打印载体材料和3D打印的载体子结构的概念确实存在，但是当前可用的3D打印载体材料难以移除和/或不能为在移除3D打印载体子结构之后留下的3D打印构建子结构提供所需的表面质量。此外，难以通过改变形成3D打印载体材料的组成来调节其性质。