用于3D打印的组合物制造技术

本申请涉及用于3D打印的组合物、使用其的3D打印方法和包含其的三维形状物，并且提供了能够使用陶瓷材料实现三维形状物的精确形成和三维形状物的均匀固化特性的用于3D打印的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D打印的组合物
相关申请的交叉引用本申请要求基于2015年9月25日提交的韩国专利申请第10-2015-0136969号的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本申请涉及用于3D打印的组合物、使用其的3D打印方法和包含其的三维形状物。
技术介绍
本申请涉及可以应用于三维打印的组合物。在一个实施方案中，三维打印机具有被配置成三维地形成物理物体的三维打印机构。关于作为用于通过这种三维打印机三维地形成物理物体的三维打印墨的用于3D打印的组合物的研究正在继续。在实现期望图案或固体形状物时，常规的3D打印方法已通过借助热、光等使树脂组合物固化以形成期望图案或固体形状物的方法来进行，或者通过借助热、光等使陶瓷颗粒粉末固化以形成陶瓷图案的方法来使用。然而，在这些方法中，树脂组合物热固型的情况是相对简单的制造过程，其中聚合物长丝在指定点处热熔融、挤出和滴落以完成逐层层合的形状物，但是存在诸如以下的问题：不精确形状和由于设备供热引起的不均匀固化、有机/无机复合材料之间的相分离、以及由于加热/冷却引起的热收缩。另外，树脂组合物光固化型的情况可以精确表达，但是存在诸如设备尺寸、储存和固化后硬度低的问题。另外，陶瓷颗粒粉末的固化具有以下缺点：结构通过使用高功率电子束或激光使尺寸为几十微米或更大的陶瓷粉末熔化和附着的方法来制造并因此没有强度，并且存在难以诱导陶瓷的表面光泽的问题。
技术实现思路
技术问题本申请涉及用作3D打印机的墨的组合物，并且提供了能够使用陶瓷材料精确地形成三维固体形状物并且实现三维形状物的均匀固化特性的用于3D打印的树脂组合物。技术方案本申请涉及用于3D打印的组合物。例如，用于3D打印的组合物可以应用于打印三维物理物体。此外，所述组合物可以应用于密封电子装置。例如，所述组合物的固化产物可以应用于封装显示装置、微电子装置，例如微电池。在根据本申请的3D打印方法中，组合物被三维地施加以形成三维形状物，并且通过磁场施加产生热，由此可以使组合物均匀固化。示例性的用于3D打印的组合物可以包含陶瓷材料和磁性颗粒。磁性颗粒可以具有两个或更多个磁畴(多磁畴)，具有当不存在外部磁场时不规则排列的磁畴，并且被外部磁场磁化。磁畴的不规则排列可以意指存在于磁畴中的磁方向各自不同，并且在这种情况下，可以是没有磁性的状态，因为室温下的净磁化强度是零。然而，当施加外部磁场时，磁畴的磁方向一致，由此可以使磁性颗粒磁化。磁性颗粒可以是超顺磁性颗粒，但不限于此。在此，在本申请的用于3D打印的组合物中，磁性颗粒围绕陶瓷颗粒，或者陶瓷颗粒围绕磁性颗粒，由此可以形成磁性复合材料。该结构可以是芯-壳结构，但不限于此。由于使陶瓷粉末熔化和附着的常规方法具有大尺寸的陶瓷粉末并且是粉末之间的粘结，所以存在通过热熔化和熔合的部位对应于表面的一部分并因此最终结构的强度劣化的问题。然而，在根据本申请的用于3D打印的组合物中，均匀固化可以通过从均匀分散在组合物中的磁性材料产生热来实现，并且伴随着陶瓷颗粒的固化可以增加最终固化产物的强度。固化可以通过陶瓷材料之间的烧结来进行，但不限于此，并且组合物的固化可以与下面将描述的树脂一起进行，并且可以通过形成陶瓷溶胶来形成交联结构。具体地，本申请通过电磁感应加热使磁性颗粒磁化反转来产生振动热，由此所产生的热可以使陶瓷材料或稍后将描述的热固性树脂固化。在通过电磁感应产生热的常规技术的情况下，热由涡电流产生，其中热是由金属或磁性材料的磁滞损耗(hysteresisloss)产生的。然而，在本申请的情况下，随着磁性颗粒的尺寸变小至纳米尺寸，磁滞损耗变小并且仅存在饱和磁化强度。因此，本申请可以由于磁性颗粒之间的振动而不是涡电流产生热。也就是说，在本申请中，磁性颗粒本身由于磁性颗粒在外部磁场下的矫顽力而振动，其中可以使用所产生的热来固化陶瓷材料或热固性树脂，并且固化从组合物的内部进行，使得其可以具有优异的物理特性。因此，本申请可以实现均匀且稳定的固化。如上所述，磁性颗粒可以包含两个或更多个磁畴。在本说明书中，术语“磁畴”通常意指磁性材料内分成不同的磁化方向的区域。在本申请中，具有两个或更多个磁畴的磁性颗粒被外部交流磁场强烈磁化以产生振动热，并且当磁场消除时，磁性颗粒返回到原始磁畴，由此可以提供磁滞损耗的剩余磁化较低的磁性颗粒。在本申请的一个实施方案中，除上述陶瓷颗粒以外，用于3D打印的组合物还可以包含第二陶瓷颗粒。第二陶瓷颗粒可以与上述陶瓷颗粒区分开，因为它们不与磁性颗粒一起形成任何复合材料。第二陶瓷颗粒可以与磁性复合材料混合，并且磁性复合材料和第二陶瓷颗粒可以各自以1重量份至20重量份和20至95重量份；1重量份至15重量份和30重量份至90重量份；1重量份至10重量份和30重量份至85重量份；或1重量份至8重量份和30至80重量份的比例包含在内。在含量的上述范围内，本申请可以调节用于3D打印的组合物的粘度以便于施加和改善颗粒在组合物中的分散特性。在本说明书中，陶瓷颗粒的材料没有特别限制，但可以包含选自硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)和锆(Zr)中的至少一种氧化物、氮化物或碳化物。在本申请的一个实施方案中，陶瓷颗粒的平均粒径可以在0.1μm至5μm、0.5μm至4μm或1μm至3.5μm的范围内。然而，当陶瓷颗粒包围磁性颗粒时，陶瓷颗粒的平均粒径可以在10nm至100nm、20nm至90nm或30nm至80nm的范围内。通过如上所述控制陶瓷颗粒的粒径，固化可以通过在组合物中产生适当的热来进行。在一个实例中，磁性颗粒的矫顽力可以在1千奥斯特(kOe)至200千奥斯特、10千奥斯特至150千奥斯特、20千奥斯特至120千奥斯特、30千奥斯特至100千奥斯特、40千奥斯特至95千奥斯特或50千奥斯特至95千奥斯特的范围内。本文中的术语“矫顽力”可以意指使磁性材料的磁化降低至零所需的临界磁场的强度。更具体地，被外部磁场磁化的磁性材料即使除去磁场也保持一定程度的磁化状态，其中能够通过向由此磁化的磁性材料施加反向磁场使磁化程度变为零的磁场的强度被称为矫顽力。磁性材料的矫顽力可以是区分软磁性材料或硬磁性材料的标准，并且本申请的磁性颗粒可以是软磁性材料。通过将磁性颗粒的矫顽力控制在上述范围内，本申请更加容易地实现磁性材料的磁化反转以产生本申请中期望程度的振动热，使得可以通过树脂的均匀固化满足期望程度的固化物理特性。在一个实例中，待以下描述的矫顽力和饱和磁化强度可以通过将在室温下干燥的磁性颗粒置于振动样品磁强计(SQUID-VibratingSampleMagnetometer，由KoreaBasicScienceInstitute测量)中并在±1特斯拉的外部磁场下使用H-S曲线(VSM曲线)来测量。在一个实例中，对于本申请中测量的物理特性值，当测量值是随温度变化的值时，测量温度可以是室温，例如25℃。此外，在一个实例中，磁性颗粒在25℃下的饱和磁化强度在20电磁单位/g(emu/g)至150电磁单位/g、30电磁单位/g至130电磁单位/g、40电磁单位/g至100电磁单位/g、50电磁单位/g至90电磁单位/g或60电磁单位/g至85电磁单位/g的范围内。通过能够控制磁性颗粒以具有相对大的饱和磁化强度并由此能够通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D打印的组合物，包含陶瓷颗粒和具有至少两个磁畴的被外部磁场磁化的磁性颗粒，其中所述磁畴在不存在外部磁场时不规则排列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.25 KR 10-2015-01369691.一种用于3D打印的组合物，包含陶瓷颗粒和具有至少两个磁畴的被外部磁场磁化的磁性颗粒，其中所述磁畴在不存在外部磁场时不规则排列。2.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁性颗粒包围所述陶瓷颗粒，或者所述陶瓷颗粒包围所述磁性颗粒，由此形成磁性复合材料。3.根据权利要求2所述的用于3D打印的组合物，还包含第二陶瓷颗粒。4.根据权利要求3所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁性复合材料和所述第二陶瓷颗粒各自以1重量份至20重量份和20重量份至95重量份的比例包含在内。5.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述陶瓷颗粒包含选自硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)和锆(Zr)中的至少一种氧化物、氮化物或碳化物。6.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述陶瓷颗粒的平均粒径在0.1μm至5μm的范围内。7.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁性颗粒的矫顽力在1千奥斯特至200千奥斯特的范围内。8.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁性颗粒在25℃下的饱和磁化强度在20电磁单位/g至150电磁单位/g的范围内。9.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁性颗粒的平均粒径在20nm至300nm的范围内。10.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁畴的平均尺寸在10nm至50nm的范围内。11.根据权利要求1所述的用于3D打印的组合物，其中所述磁性颗粒满足下式1：[式1]MXaOb其中M为金属或金属氧化物，X包括Fe、Mn、Co、Ni或Zn，以及满足|a×c|＝|b×d|，其中c为X的阳离子电荷，以及d为氧的阴离子电荷。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振圭，安相范，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR