[发明专利]用于加成制造的组合物和制品及其使用方法

说明书

本文描述并要求保护用于加成制造工艺的辐射可固化组合物，由所述辐射可固化组合物固化的部件，以及它们在粒子成像测速测试方法中的用途。此类组合物包括诱发自由基聚合的化合物，任选地诱发阳离子聚合的化合物；填料成分；以及光吸收组分，其中所述组合物被配置为在粒子成像测速测试中通常使用的波长下具有一定的吸光度值。在另一个实施方式中，所述组合物包括氟锑改性的化合物。此类组合物可用于粒子成像测速测试方法中，其中所利用的测试物体是经由加成制造创建的，并且具有基本上均质的构造。

技术领域

本发明涉及用于加成制造工艺的辐射可固化组合物、由所述辐射可固化组合物固化的部件，以及它们在粒子成像测速测试方法中的用途。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月29日提交的美国临时申请号62/612157和2018年1月19日提交的美国临时申请号62/619439的优先权，这两个申请中的每一个的全部内容据此以引用方式整体地并入，如同在本文中充分地阐述一样。

背景技术

用于生产三维物体的加成制造工艺是众所周知的。加成制造工艺利用物体的计算机辅助设计(CAD)数据来构建三维零件。这些三维零件可以由液体树脂、粉末或其他材料形成。

加成制造工艺的非限制性示例是立体光刻(SL)。立体光刻是用于在某些应用中快速地生产模型、原型、图案和生产零件的众所周知的工艺。SL使用物体的CAD数据，其中所述数据被变换成三维物体的薄横截面。数据被加载到计算机中，所述计算机控制追踪横截面的图案的激光穿过槽中含有的辐射可固化组合物，从而使与横截面相对应的树脂薄层凝固。将凝固层重新用树脂涂覆，并且激光追踪另一横截面以使在前一层的顶部上的另一树脂层硬化。逐层重复工艺直到三维物体完成为止。当最初形成时，三维物体通常未完全固化，并且被称作“生坯模型”。尽管不要求，但是生坯模型可以经受后固化以增强制成零件的机械特性。美国专利号4575330中描述了SL工艺的示例，该专利据此以引用方式并入。

在立体光刻中使用了若干种类型的激光，传统上波长范围从193nm至355nm，但是也存在其他波长变型。使用气体激光来固化辐射可固化组合物是众所周知的。立体光刻系统中激光能量的递送可以是连续波(CW)或Q开关脉冲。CW激光提供连续激光能量并且可用于高速扫描过程中。然而，它们的输出功率是有限的，这减少了在物体创建期间发生的固化量。因此，制成物体将需要附加的后处理固化。另外，可能在辐照时刻产生过量的热，所述过量的热可能对树脂有害。进一步地，激光的使用要求对树脂逐点扫描，这可能是费时的。

加成制造的其他方法利用灯或发光二极管(LED)。LED是利用电致发光现象产生光的半导体器件。当前，LED UV光源目前发射波长介于300nm与475nm之间的光，其中365nm、390nm、395nm、405nm和415nm是常见的峰值光谱输出。参见剑桥大学出版社出版的E.FredSchubert所著教科书“《发光二极管(Light-Emitting Diodes)》”，第二版，E.FredSchubert 2006，以获得对LED UV光源的更深入讨论。

许多加成制造应用都需要新鲜固化的零件(也称为“生坯模型”)，以具有较高的机械强度(弹性模量、断裂强度)。该特性(通常称为“生坯强度”)构成了生坯模型的重要特性，并且基本上通过所采用的辐射可固化组合物的性质与所用设备的类型以及零件制造期间提供的暴露程度的组合来确定。立体光刻组合物的其他重要特性包括：对固化过程中采用的辐射的高灵敏度，以及最小量的卷曲或收缩变形，从而允许对生坯模型进行高形状定义。当然，不仅是生坯模型，而且最终的固化制品也应具有充分优化的机械特性。

例如，对于航空航天或汽车工业中的选择性加成制造应用，三维实心零件要经受风洞的高力载荷，或者经受靠近发热部件的位置的极端温度。在此类应用中，设计者和工程师需要经由加成制造来创建三维实心零件，以保持其结构完整性并且使挠度最小化。因此，由可光聚合组合物制成的三维零件必须具有类似陶瓷的材料特性，例如高强度、刚度和耐热性。