Brevet FR3118051A1 — publié le 20220624

Un polyamide est combiné avec un ou plusieurs composés durcissables par rayonnement actinique pour fournir des compositions, en particulier des compositions qui sont liquides à température ambiante ou qui sont des gels à température ambiante mais des liquides à des températures élevées, qui peuvent être durcies par exposition à un rayonnement actinique tel que de la lumière UV ou visible pour donner des articles présentant des propriétés améliorées, telles qu’une valeur d’énergie à la rupture plus élevée, en conséquence de l’inclusion du polyamide. De telles compositions durcissables par rayonnement actinique sont particulièrement utiles en tant que résines dans des procédés de fabrication additive. COMPOSITIONS DURCISSABLES PAR RAYONNEMENT ACTINIQUE CONTENANT UN POLYAMIDE Domaine de l’invention L’invention concerne des compositions contenant un polyamide capables d’être durcies par rayonnement actinique pour fournir des articles utiles, y compris des articles tridimensionnels préparés à l’aide de techniques de fabrication additive. Arrière-plan de l’art connexe De manière conventionnelle, les techniques d’impression tridimensionnelle (3D) du type « dépôt de fil fondu » utilisent des résines thermoplastiques. L’utilisation de telles résines limite la résolution qui peut être atteinte à la largeur d’une perle de polymère qui peut être posée. De plus, des articles préparés à l’aide de résines thermoplastiques et de procédés d’impression 3D souffrent d’une mauvaise adhérence entre des couches imprimées successives parce que les chaînes de polymère mobiles dans la couche active (la couche qui est imprimée) ne peuvent pas se réentremêler avec les chaînes de polymère vitreuses dans la couche précédente à présent refroidie, créant des points de faiblesse mécanique. Les systèmes d’acrylique photodurcissable représentent un autre type de résine qui a été utilisé pour l’impression 3D d’articles, mais de tels systèmes, lorsqu’ils sont durcis, présentent généralement des densités de réticulation élevées. Ceci conduit à des articles dotés d’une mauvaise résistance à des contraintes et des déformations soudaines, résultant en une rupture fragile. Par conséquent, des systèmes de résine acrylique photodurcissable n’ont principalement été utilisés que dans des applications de prototypage. Le développement de systèmes de résine pour une utilisation dans l’impression 3D et d’autres applications de fabrication additive qui atténuent les défauts mentionnés ci-dessus de formulations connues de résine thermoplastique et d’acrylique photodurcissable serait ainsi d’un grand intérêt. Le document de brevet U. S. n° 4 384 011 décrit des compositions de revêtement de résine durcissable par rayonnement contenant, en un rapport spécifique, une résine de polyamide soluble et un monomère polymérisable par rayonnement ou similaire, dissous dans un solvant et l’utilisation de telles compositions dans des procédés pour la production de plaques d’héliogravure en résine. Les polyamides solubles appropriés pour une telle utilisation comprennent des polyamides qui ont été modifiés par divers types de réactions. De plus, la quantité de résine de polyamide soluble par rapport à la quantité de composé monomérique polymérisable par rayonnement est élevée (100 parties en poids de résine de polyamide soluble pour 50 à 100 parties en poids de composé monomérique polymérisable par rayonnement). Le document WO 2018/033296 A1 décrit des compositions à séparation de phase induite par polymérisation (PIPS) pour le renforcement de la résistance à l’impact et des propriétés rhéologiques dans des résines photodurcissables pour impression 3D, telles que pour des encres, des revêtements et des adhésifs. De telles compositions sont avantageuses en ce qui concerne les propriétés telles que la résistance à l’impact, l’adhérence en cisaillement et la force de cohésion. Les compositions PIPS peuvent comprendre des composants X, Y et Z, X comprenant un monomère à base d’acrylique ; Y comprenant un copolymère d’un bloc A et d’un bloc B ; et Z comprenant un agent de réticulation multifonctionnel. Des copolymères à blocs qui comprennent des blocs de type polyamide ne sont pas décrits. Le document EP 0919873 B1 décrit une composition de résine photodurcissable qui comprend (A) une résine époxy modifiée par un acide, contenant un groupe vinyle, (B) un élastomère (qui peut être un élastomère à base de polyamide), (C) un initiateur de photopolymérisation, (D) un diluant et (E) un agent de durcissement et qui peut donner un film durci à haute performance. Le document JP 2676662 B2 décrit des films photodurcissables qui sont fabriqués avec une exposition faible en dissolvant de manière uniforme un polyamide aromatique photosensible et un initiateur de photopolymérisation dans un solvant organique constitué essentiellement d’un composé spécifique de type polyéther. La composition contenant un polyamide photosensible est appliquée sur un matériau de base et le revêtement est séché pour former le film mince photosensible (film sec) contenant le polyamide aromatique photosensible et l’initiateur de photopolymérisation. Le film est photodurci par photoirradiation. Composition durcissable par rayonnement actinique comprenant : a) au moins un polyamide qui ne contient pas de groupes fonctionnels durcissables par rayonnement actinique ; et b) au moins un composé durcissable par rayonnement actinique, l’au moins un composé durcissable par rayonnement actinique étant un liquide à 25 °C ; la condition i), la condition ii) ou la condition iii) étant satisfaite : i) l’au moins un polyamide est un polyamide non modifié ou une combinaison de polyamides non modifiés et l’au moins un polyamide est totalement solubilisé dans la composition durcissable par rayonnement actinique à 25 °C ; ii) au moins une partie de l’au moins un polyamide est présente en tant que particules dispersées dans la composition durcissable par rayonnement actinique à 25 °C ; iii) la composition durcissable par rayonnement actinique est un gel à 25 °C et un liquide à 100 °C ou plus. Composition durcissable par rayonnement actinique selon la revendication 1, dans laquelle la composition durcissable par rayonnement actinique comprend jusqu’à 30 parties, préférablement 0,5 à 25 parties, en poids de polyamide par 100 parties en poids de composé durcissable par rayonnement actinique. Composition durcissable par rayonnement actinique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la condition iii) est satisfaite. Composition durcissable par rayonnement actinique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la condition ii) est satisfaite et des particules de l’au moins un polyamide sont dispersées dans une matrice liquide de l’au moins un composé durcissable par rayonnement actinique. Composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle l’au moins un composé durcissable par rayonnement actinique comprend au moins un composé durcissable par rayonnement actinique choisi dans le groupe consistant en les composés fonctionnalisés par (méth)acrylate, les cyanoacrylates, les malonates de méthylidène, les itaconates et les combinaisons de ceux-ci, préférablement au moins un oligomère fonctionnalisé par (méth)acrylate. Composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l’au moins un polyamide comprend au moins un polyamide qui est un copolymère à blocs composé d’au moins un bloc polyamide et d’au moins un bloc choisi dans le groupe consistant en les blocs polyester, les blocs polysiloxane, les blocs polyéther-ester, les blocs polyéther, et les blocs polyorganosiloxane. Composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle l’au moins un polyamide comprend au moins un polyamide qui est un copolymère à blocs composé d’au moins un bloc polyamide et d’au moins un bloc choisi dans le groupe consistant en les blocs polyéthylèneglycol, les blocs polypropylèneglycol, les blocs polytétraméthylèneglycol, les blocs polydiméthylsiloxane, et les blocs bisphénol A éthoxylé. Composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l’au moins un polyamide comprend au moins un polyamide choisi dans le groupe consistant en un polyamide 6,6, un polyamide 6,10, un polyamide 10,10, un polyamide 6,12, un polyamide 4,6, un polyamide 6, un polyamide 11 et un polyamide 12. Composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la composition durcissable par rayonnement actinique comprend moins de 0,1 % en poids, sur la base du poids de la composition durcissable par rayonnement actinique, de solvant non réactif et préférablement étant exempte de solvant non réactif. Composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle l’au moins un polyamide est partiellement dissous dans l’au moins un composé durcissable par rayonnement actinique à 25 °C. Procédé de préparation d’un matériau polymérique durci, dans lequel le procédé comprend le durcissement de la composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 à l’aide d’un rayonnement actinique. Matériau polymérique durci obtenu par le procédé selon la revendication 11. Matériau polymérique durci selon la revendication 12, dans lequel le matériau polymérique durci présente une énergie à la rupture, telle que mesurée par la norme ASTM D256-10 (2018), plus élevée que celle d’un matériau polymérique durci obtenu par photodurcissement d’une composition analogue durcissable par rayonnement actinique qui a la même composition que la composition durcissable par rayonnement actinique mais ne contient pas l’au moins un polyamide. Procédé de préparation d’un article tridimensionnel par fabrication additive, comprenant l’utilisation de la composition durcissable par rayonnement actinique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 pour fabriquer l’article tridimensionnel. Procédé selon la revendication 14, dans lequel, à la suite d’une étape de fabrication additive, l’article tridimensionnel est soumis à une étape supplémentaire de postdurcissement à l’aide d’un rayonnement actinique et/ou de la chaleur.