使用雙光引發(fā)劑系統(tǒng)固化結(jié)構(gòu)的方法及使用該方法制成的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說(shuō)明】使用雙光引發(fā)劑系統(tǒng)固化結(jié)構(gòu)的方法及使用該方法制成的結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2014年4月17日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/255,623號(hào)以及于2013年10月18日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第61/893,001號(hào)的優(yōu)先權(quán)和利益，在這里引用上述兩個(gè)專利的所有內(nèi)容作為參考。
[0003]本申請(qǐng)與于2011年12月6 日申請(qǐng)、名稱為 “Net-Shape Structure with Micro-Truss Core”(美國(guó)申請(qǐng)第13/312,952號(hào))的美國(guó)專利申請(qǐng)相關(guān)，與2012年6月5日授權(quán)、名稱為“Funct1nalIy Graded Three-Dimens1nal Ordered Open-Cellular Microstructureand Method of Making the Same”(美國(guó)專利號(hào)8，195,023)的美國(guó)專利相關(guān)，還與2010年I月 6 日授權(quán)、名稱為 “Optically Oriented Three-Dimens1nal PolymerMicrostructures”(美國(guó)專利號(hào)7,653,279)的美國(guó)專利相關(guān)，上述專利的全文在此并入本文作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及用于在凈成形中固化結(jié)構(gòu)的方法，更具體地，涉及用于使用雙光引發(fā)劑系統(tǒng)固化該結(jié)構(gòu)的方法以及由此制成的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0005]輕型夾層結(jié)構(gòu)，S卩，包括夾在兩個(gè)面板之間的芯體的結(jié)構(gòu)，被用于多種目的，包括熱交換器、墊料(例如，在座椅、靠墊、頭盔、鞋墊、床墊等中)、先進(jìn)的防彈衣應(yīng)用(例如，防爆炸)、高沖擊/低重量應(yīng)用(例如，保險(xiǎn)杠桿、電池托盤(pán)、機(jī)翼)和/或類似應(yīng)用。在一些應(yīng)用中，可以有益地用于將輕型夾層結(jié)構(gòu)成形為與將使用該結(jié)構(gòu)的表面相匹配的特定彎曲。在一些情況中，將夾層結(jié)構(gòu)形成為特定形狀可能需要昂貴的制造工藝。
[0006]—般來(lái)說(shuō)，用于輕型夾層結(jié)構(gòu)的材料決定了該結(jié)構(gòu)如何形成以及它是否可以被形成為具有復(fù)雜的彎曲。用作用于輕型夾層結(jié)構(gòu)的芯體的現(xiàn)有材料包括泡沫、蜂窩和金屬晶格結(jié)構(gòu)。這些材料中的每一種在其適應(yīng)特定彎曲的能力方面都具有局限性。
[0007]泡沫可以是開(kāi)放多孔式或封閉多孔式，并且可使用多種材料，包括但不限于聚合物、金屬和陶瓷。開(kāi)放多孔式泡沫通常具有有限的強(qiáng)度與剛度，這限制了他們?cè)诤芏鄳?yīng)用中的有用性。開(kāi)放多孔式泡沫對(duì)于流體流還具有曲折的不一致路徑，其中經(jīng)常使用高壓力以迫使流體穿過(guò)該結(jié)構(gòu)。封閉多孔式泡沫具有比開(kāi)放多孔式泡沫更高的強(qiáng)度和剛度，這使得它們更適合于作為用于夾層結(jié)構(gòu)的芯體。然而，封閉多孔式泡沫不能使流體自由地流過(guò)該材料，這限制了它們?cè)谛枰黧w流的應(yīng)用中的有用性，例如熱交換的應(yīng)用。通常，機(jī)械加工被用于將泡沫形成為特定的彎曲。
[0008]蜂窩結(jié)構(gòu)也可使用多種不同的材料，包括但不限于鋁和熱塑性聚合物。通常，蜂窩結(jié)構(gòu)為封閉多孔式。為了使用蜂窩結(jié)構(gòu)獲得特定的彎曲，通常使用特定的相對(duì)應(yīng)的泡孔形狀。這種方法可以用于需要單一曲率半徑的結(jié)構(gòu);然而，對(duì)于具有多于一個(gè)的曲率半徑的復(fù)雜彎曲則不太有效。
[0009]金屬晶格結(jié)構(gòu)具有良好的強(qiáng)度和剛度特性，并且因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)允許低壓力落下的流體流過(guò)該材料，所以還可以用作流體熱交換。然而，為了將金屬晶格結(jié)構(gòu)形成為特定彎曲，該結(jié)構(gòu)通常被塑性變形或機(jī)械加工。
[0010]就此而言，需要一種可以易于形成特定彎曲而不依靠可能耗時(shí)、昂貴和/或可能損壞夾層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完整性的前期或后期生產(chǎn)制造的輕型結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)方面涉及通過(guò)使用不同光引發(fā)劑和不同波長(zhǎng)的光源的組合在凈成形中固化結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)方面涉及通過(guò)經(jīng)由第一波長(zhǎng)和第一強(qiáng)度的光(例如，紫外(UV)光)激活樹(shù)脂配方中的第一光引發(fā)劑形成柔性(例如，柔軟)前體結(jié)構(gòu)，如果需要的話使該前體結(jié)構(gòu)成形，并且通過(guò)使用第二波長(zhǎng)和第二強(qiáng)度的光(例如，UV光)激活樹(shù)脂配方中的第二光引發(fā)劑后固化該前體結(jié)構(gòu)來(lái)形成并固化微晶格結(jié)構(gòu)，其中第二波長(zhǎng)短于第一波長(zhǎng)且第二強(qiáng)度大于第一強(qiáng)度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于微晶格結(jié)構(gòu)的制造的單體配方，該單體配方包括:多個(gè)單體;第一光引發(fā)劑，所述第一光引發(fā)劑被構(gòu)造為在一個(gè)光波長(zhǎng)以上基本上具有活性;和第二光引發(fā)劑，所述第二光弓I發(fā)劑在該光波長(zhǎng)以上基本不具有活性，而在該光波長(zhǎng)以下基本上具有活性。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，第一光引發(fā)劑在該光波長(zhǎng)以上具有高光吸收，并且第二光引發(fā)劑在該光波長(zhǎng)以上具有低光吸收而在該光波長(zhǎng)以下具有高光吸收。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述波長(zhǎng)約為320nm。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，單體配方中的第二光引發(fā)劑的濃度大于第一光引發(fā)劑的濃度。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，第一光引發(fā)劑為單體配方的重量的約0.025%。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，第一光引發(fā)劑為單體配方的重量的約0.01%到約0.1 %。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，第二光引發(fā)劑為單體配方的重量的約0.1%到約1%。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)單體包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的化合物:乙炔基、氰化物、乙烯醚、乙烯基酯、乙烯酰胺、乙烯基三嗪、乙烯基異氰脲酸酯、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸酯、二烯、三烯、環(huán)氧樹(shù)脂和硫醇。
[0021 ]在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)單體包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的化合物:季戊四醇四丙烯酸酯、2，4，6-三烯丙氧基-1，3，5-三嗪、三烯丙基-1，3，5-三嗪-2，4，6-三酮和三環(huán)己燒(tricyclohexane)。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，第一光引發(fā)劑包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的化合物:氧化膦、雙?；趸?BAPO)、α-羥基酮和單?；?MAPO)。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，第一光引發(fā)劑包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的化合物:2，4，
6-三甲基苯甲?；?、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和聯(lián)苯(2，4，6_三甲基苯甲酰基)-氧化膦。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，第二光引發(fā)劑包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的化合物:α-羥基酮、碘鹽和苯甲酰甲酸酯(phenylglyoxylate)。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，第二光引發(fā)劑包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的化合物:1-羥基-環(huán)己基-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羥基-l-[4-(2-羥乙氧基)苯基]-2-甲基-1丙酮、氧-苯基-醋酸2-[2氧-2苯基-乙酸基-乙氧基]-乙酯、氧-苯基-乙酸2-[2_羥基-乙氧基]-乙酯、碘、(4-甲基苯基)[4-(2-甲基丙基)苯基]-和六氟磷酸鹽(1-)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種微晶格結(jié)構(gòu)，包括:在多個(gè)節(jié)點(diǎn)處互相連接的多個(gè)支柱，該多個(gè)支柱包括第一光引發(fā)劑的衍生物和第二光引發(fā)劑的衍生物，其中第一光引發(fā)劑被構(gòu)造為在一個(gè)光波長(zhǎng)以上基本具有活性，和其中第二光引發(fā)劑被構(gòu)造為在該光波長(zhǎng)以上基本不具有活性而在該光波長(zhǎng)以下基本具有活性。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，第一光引發(fā)劑在該光波長(zhǎng)以上具有高光吸收，和其中第二光引發(fā)劑在該光波長(zhǎng)以上具有低光吸收而在所述光波長(zhǎng)以下具有高光吸收。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，所述波長(zhǎng)約為320nm。