[發(fā)明專利]具有低揮發(fā)性化合物含量的聚(芳醚酮)(PAEK)組合物及其在燒結(jié)方法中的用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780028913.6
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN109153781B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.布魯爾;J.阿姆斯圖茨;G.勒;J.喬安內(nèi)奧
• 申請（專利權(quán)）人: 阿科瑪法國公司
• 主分類號(hào): C08G65/40
• 分類號(hào): C08G65/40;C08G65/46;C08L71/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 詹承斌

本發(fā)明涉及聚(芳醚酮)(PAEK)組合物，其適合用于通過由電磁輻射產(chǎn)生的燒結(jié)逐層構(gòu)造三維物體的方法，所述組合物特征在于其包含0?0.4重量％的含量的芳族醚和小于1000ppm、優(yōu)選小于600ppm且甚至更優(yōu)選小于500ppm的重量含量的鋁。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚(芳醚酮)(PAEK)組合物，其意在通過電磁輻射產(chǎn)生的所述粉末的燒結(jié)逐層制備三維物體的方法中以粉末形式用于添加劑使用。更特別地，其涉及具有低的揮發(fā)性化合物含量的聚(芳醚酮)(PAEK)組合物。

所述電磁輻射可以是來自激光束(在激光燒結(jié)的情況中)或任意其他輻射源的紅外輻射或紫外輻射。術(shù)語“燒結(jié)”在本說明書中包括所有這些方法，不論輻射的類型。雖然以下內(nèi)容最通常是指激光燒結(jié)方法，但是對(duì)于該方法的描述對(duì)于其他燒結(jié)方法當(dāng)然也成立。

背景技術(shù)

聚(芳醚酮)是已知的高性能工程聚合物。它們用于對(duì)溫度和/或機(jī)械限制，或甚至化學(xué)限制的應(yīng)用。這些聚合物可以在以下多種領(lǐng)域中被廣泛地發(fā)現(xiàn)：航空和航天；海上鉆井；汽車、火車和輪船建造；風(fēng)力；體育用品；建筑；電子產(chǎn)品；和醫(yī)學(xué)植入物。它們可通過所有熱塑性加工技術(shù)使用，比如成型、壓縮、擠出、紡絲、粉末涂覆、或燒結(jié)成型。

兩種合成路線被用于生產(chǎn)聚(芳醚酮)。第一種路線在于所謂的親核取代方法。然而該方法實(shí)施復(fù)雜，因?yàn)橛捎诒仨毶a(chǎn)特殊的氟化或氯化的單體而難以得到單體。親核取代方法的在二苯砜中合成條件也是困難的(350°-400℃)，且反應(yīng)后處理受到限制(難以移除鹽和溶劑)。

第二種路線在于所謂的親電取代反應(yīng)，其可在高溫或室溫下進(jìn)行。該第二種反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)源自可在溫和的溫度(-20℃至120℃)聚合，這限制了副反應(yīng)。此外，單體和溶劑在工業(yè)上都更易獲得。

后一種方法被廣泛地描述在文獻(xiàn)中，比如US4841013、US4816556、US4912181、US4698393、WO9500446、US4716211、或WO2011004164。

親電取代反應(yīng)在一種或多種芳族酰氯和一種或多種芳族醚之間在路易斯酸的存在下進(jìn)行。其在溶劑中發(fā)生，有時(shí)在分散劑的存在下(US4698393，WO9500446)，且通常在兩個(gè)步驟中進(jìn)行，其中第一階段在室溫或甚至低于0℃，然后取決于溶劑反應(yīng)在0℃-120℃的溫度完成。還可在更高的溫度下實(shí)施，但該路線產(chǎn)生更多的副反應(yīng)。隨后，反應(yīng)混合物用質(zhì)子化合物處理以提取全部或部分的路易斯酸。質(zhì)子化合物的選擇取決于使用的溶劑。在US4841013和WO2011004164、US4716211或US4912181中，使用的溶劑是二氯甲烷且質(zhì)子化合物是水。在US4716556、WO9500446中，溶劑是鄰二氯苯且質(zhì)子化合物是甲醇。

雖然本發(fā)明不以任何方式被限制在該方法，在以下說明書中僅描述優(yōu)選的通過親電取代反應(yīng)合成的方法。

激光燒結(jié)方法對(duì)于煙氣的散發(fā)特別敏感。在電磁輻射產(chǎn)生的PAEK粉末的燒結(jié)過程中，在部件的構(gòu)建中(其可持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)至幾十個(gè)小時(shí)，取決于部件的復(fù)雜性)粉末被保持在高溫，典型地在高于240℃的溫度且對(duì)于PEKK(比如由Arkema銷售的Kepstan 6000)高達(dá)300℃。由激光發(fā)射的電磁輻射產(chǎn)生的PAEK粉末的熔化造成局部且非常短暫的溫度峰，其可導(dǎo)致一些組分進(jìn)入蒸汽相。然后散發(fā)的揮發(fā)性化合物在激光的透鏡上凝結(jié)，使得透鏡被污染。隨著透鏡污染變得越來越嚴(yán)重，粉末接受到的激光束能量傾向于降低。因此，如果不采取措施清理透鏡，通過激光燒結(jié)生產(chǎn)的部件的機(jī)械性質(zhì)隨時(shí)間變化而下降，因?yàn)橥哥R受污染越厲害，粉末接收到的電磁輻射能量越少，且燒結(jié)效率越低。

因此，建議使用這樣的PAEK組合物，其可凝結(jié)的揮發(fā)性化合物含量足夠低以確保在所有構(gòu)建周期期間的部件的機(jī)械性質(zhì)的穩(wěn)定性，同時(shí)限制透鏡的清理操作。

因此，在三維部件的構(gòu)建期間可凝結(jié)的煙氣或蒸汽的散發(fā)較低的PAEK組合物對(duì)于該燒結(jié)應(yīng)用是特別有吸引力的。