[發明專利]用于制備熱塑性聚合物顆粒的熔融乳液擠出方法

在審

• 申請號: 202010883537.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112454723A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: V·M·法魯希亞;M·S·霍金斯;D·J·W·勞頓;C·P·摩爾拉格
• 申請（專利權）人: 施樂公司
• 主分類號: B29B9/12
• 分類號: B29B9/12;B29B9/10;B29B13/02;B29B13/04;C08L83/04;C08L77/02;C08L75/04;C08L23/12;C08K3/36
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;周志明

本發明題為“用于制備熱塑性聚合物顆粒的熔融乳液擠出方法”。本發明公開了一種制備熱塑性聚合物顆粒的方法，該方法可包括：在大于熱塑性聚合物的熔點或軟化溫度的溫度下，以得以將熱塑性聚合物分散在載流體中的足夠高的剪切速率在擠出機中混合包含熱塑性聚合物和與該熱塑性聚合物不混溶的載流體的混合物；將混合物冷卻到低于熱塑性聚合物的熔點或軟化溫度以形成凝固的顆粒，該凝固的顆粒包含具有0.90或更大的圓度并且包含熱塑性聚合物的熱塑性聚合物顆粒；以及將凝固的顆粒從載流體分離。

技術領域

本公開涉及熱塑性聚合物顆粒及制備此類顆粒的方法。此類顆粒(尤其是高度球形的熱塑性聚合物顆粒)除了別的之外還可用作增材制造的原材料。

背景技術

三維(3D)打印(也稱為增材制造)是迅速發展的技術領域。盡管3D打印傳統上一直用于快速原型活動，但是該技術越來越多地用于生產商業和工業物品，這些物品可能具有與快速原型完全不同的結構公差和機械公差。

3D打印通過以下方式操作：將(a)熔融或可凝固材料的小液滴或流或(b)粉末微粒中的任一者沉積在精確沉積位置中以便后續固結成更大物品，該更大物品可具有任何數量的復雜形狀。此類沉積和固結過程通常在計算機的控制下進行以提供更大物品的逐層堆積。在特定示例中，可使用激光在3D打印系統中進行粉末微粒的固結以促進選擇性激光燒結(SLS)。不完全層間熔合可產生結構薄弱點，這對于打印具有嚴格結構公差和機械公差的物品可能是有問題的。

可用于3D打印的粉末微粒包括熱塑性聚合物(包括熱塑性彈性體)、金屬和其他可凝固物質。盡管各種各樣的熱塑性聚合物是已知的，但是相對較少的熱塑性聚合物具有適用于3D打印的特性，特別是當使用粉末床熔融(PBF)時。使用粉末材料的增材制造方法包括PBF、選擇性激光燒結(SLS)、選擇性熱燒結(SHM)、選擇性激光熔化(SLM)、電子束熔煉(EBM)、粘結劑噴射和多射流熔融(MJF)。在SLS打印方法中，來自高功率激光器的能量使顆粒熔合在一起。適用于3D打印的典型熱塑性聚合物包括具有明確熔點以及比熔點低約20℃至50℃的再結晶點的那些。該差值可允許相鄰聚合物層之間發生更有效的聚結，從而促進改善的結構和機械完整性。

為了使用粉末微粒(特別是聚合物粉末微粒)實現良好打印性能，粉末微粒需要在固體狀態下保持良好流動特性。可例如通過測量樣品中能夠穿過指定尺寸的標準篩的粉末微粒的分數和/或測量休止角來評估流動特性。可篩分的粉末微粒的高分數可指示微粒以非團聚、基本上單獨的微粒形式存在，這可為即用粉末流的特征。另外，休止角的較低值可為即用粉末流的特性。樣品中的相對較窄的粒度分布和微粒形狀的規則性也可有助于促進良好粉末流動性能。

商業粉末微粒通常通過低溫研磨或沉淀過程獲得，這可產生不規則微粒形狀和寬粒度分布。不規則微粒形狀可導致3D打印過程中不良的粉末流動性能。另外，具有形狀不規則性的粉末微粒(尤其是從當前商業過程獲得的那些)可在沉積和固結后帶來不良的充填效率，從而由于粉末微粒未在沉積期間緊密充填在一起而在打印的物品中廣泛形成空隙。寬粒度分布類似地在這方面可能是有問題的。盡管可通過與填料和助流劑干混來在一定程度上解決不良的粉末流動性能，但是這些技術對于更軟的聚合物材料(諸如彈性體)可能會因微粒聚集而具有有限的有效性。

發明內容

本公開涉及熱塑性聚合物顆粒及制備此類顆粒的熔融乳液擠出方法。此類顆粒(尤其是高度球形的熱塑性聚合物顆粒)除了別的之外還可用作增材制造的原材料。

本文描述了一種方法，該方法包括：在大于熱塑性聚合物的熔點或軟化溫度的溫度下，以得以將熱塑性聚合物分散在載流體中的足夠高的剪切速率在擠出機中混合包含熱塑性聚合物和與該熱塑性聚合物不混溶的載流體的混合物；將混合物冷卻到低于熱塑性聚合物的熔點或軟化溫度以形成凝固的顆粒，該凝固的顆粒包含具有0.90或更大的圓度并且包含熱塑性聚合物的熱塑性聚合物顆粒；以及將凝固的顆粒從載流體分離。

本文描述了一種組合物，該組合物包含：顆粒，該顆粒包含具有0.90或更大的圓度的熱塑性聚合物顆粒。

附圖說明