一种聚合物粉末表面处理方法技术

本发明专利技术涉及一种聚合物粉末的表面处理，以聚合物粉末为原料，包括以下步骤：步骤1：将水溶性聚合物、水相介质、消泡剂、任选的胺基环糊精衍生物加热混合均匀，得到处理溶液，所述水溶性聚合物的数均分子量为20000g/mol～150000g/mol；步骤2：将聚合物粉末、处理溶液两者混合处理，混合均匀，获得含有粉末的固液混合物；步骤3：将步骤2所得混合物进行固液分离、干燥，得到处理后的热塑性聚合物粉末。通过水溶性聚合物对粉末高表面能区域的吸附，降低粉末粗糙度，无需高温高压处理，方法简单安全。处理后的粉末可用于粉末涂料、3D打印、化妆品、添加剂、医药等领域。

A surface treatment method of polymer powder

The invention relates to a surface treatment of polymer powder, which takes the polymer powder as the raw material, and comprises the following steps: Step 1: heat and mix the water-soluble polymer, aqueous medium, defoamer and optional amino cyclodextrin derivative evenly to obtain the treatment solution, and the number average molecular weight of the water-soluble polymer is 20000g / mol-150000g / mol; step 2: heat and mix the polymer powder and place Step 3: the mixture obtained in step 2 is separated and dried to obtain the thermoplastic polymer powder after treatment. Through the adsorption of water-soluble polymer on the high surface energy area of powder, the roughness of powder can be reduced without high temperature and high pressure treatment, so the method is simple and safe. The treated powder can be used in powder coating, 3D printing, cosmetics, additives, medicine and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物粉末表面处理方法
本专利技术属于聚合物粉末
，具体涉及一种聚合物粉末表面处理方法，该方法制备的粉末可用于粉末涂料、3D打印等

技术介绍
现代高技术和新材料产业的发展、传统产业的技术进步和产品升级要求许多聚合物粉体原料。由于粉体粒度细、比表面积大、表面质点数多，而表面质点与内部质点所受相互作用力不同，加上粉体制备过程中的机械力激活或机械化学作用，使得粉体表面的质点比其内部的质点具有更高的能量(表面能)和活性。因此粉体的表面性质决定了粉体的特殊性能，例如烧结温度低且烧结体强度高、填充补强性能好以及独特的分散性、流变性等性能。制备聚合物粉末的方法主要有低温机械粉碎法和溶剂沉淀法。低温机械粉碎法利用高分子材料具有脆化温度这一特性，在低温条件下将其粉碎成微米级的粉末。常见的聚合物材料如聚苯乙稀、聚丙烯、聚碳酸酯、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯酯树脂、聚酰胺等都可以采用低温机械粉碎法来制备粉末材料。低温粉碎法的优点是工艺过程简单、能够进行连续化的生产，但制备出的颗粒形状杂乱无章，粒径分布也较宽，有时粉末还要经筛分处理，不合格的粉末还要进行多次的再加工。粉末形状、表面能、流动性是聚合物粉体应用的关键。例如在选择性激光烧结中，球形粉末烧结的模型各方面性能都有提高。而根据Frenkelmodel(ViscousFlowofCrystallineBodiesundertheActionofSurfaceTension.TheJournalofPhysics,1945.9(5):p.385-391.)，粉末的表面张力也是改善烧结性能的关键之一。目前，已经报道了一些聚合物粉末表面的处理方法。例如CN108407299A公开了一种不规则聚合物粉末圆化的方法，加热使聚合物粉末形成熔体液滴并在界面张力的作用下自发地发生回缩从而实现不规则聚合物粉末的圆化。由于受到介质沸点影响，对于高温聚合物粉末难以进行有效处理。CN107022100A公开了一种用于粉末床熔融法的聚合物粉末处理方法，聚合物粉末用烷烃、烯烃及其混合物的疏水性物质涂覆。疏水性物质的涂覆会降低表面张力，影响烧结。CN106633114A公开了一种聚醚醚酮3D打印粉末的球化方法，使用回旋装置以使得流体流动冲刷聚醚醚酮材料。但该方法对设备和操作上要求严格，过程需要相应溶剂。综上，现有技术中对聚合物粉末表面的处理，集中在对粉末的球化处理，起到改善流动的目的，没有调控表面特性；另一方面受限于不同的粉末材料，需要使用高温或特殊溶剂才能进行处理。易操作通用的处理方法对拓展粉体应用具有价值。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种可操作性好的聚合物粉末表面处理方法，本专利技术通过水溶性聚合物在粉末高表面能区域的吸附，实现对粉末的表面处理，无需高温高压处理，方法简单安全。本专利技术的目的由以下技术方案实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为质量份。本专利技术的一个方面，提供一种聚合物粉末表面处理方法，其包括以下步骤：步骤1：将水溶性聚合物、水相介质、消泡剂、任选的胺基环糊精衍生物加热混合均匀，得到处理溶液；加热混合温度为60～95℃；步骤2：将聚合物粉末、处理溶液两者混合处理，混合均匀，获得含有粉末的固液混合物；混合处理时间为10min～60min，优选为15～30min；混合处理温度为25～50℃；步骤3：将步骤2所得混合物进行固液分离、干燥，得到处理后的聚合物粉末；固液分离通过筛网过滤或者离心分离等方式进行；干燥方式可选为真空干燥或常压干燥等，优选为真空干燥；干燥温度为60～100℃，优选为70～90℃；干燥时间为1～5h。本专利技术所述方法中，各种组分的用量为：聚合物粉末：2～50质量份，优选为10～20质量份；水溶性聚合物：0.4～5质量份，优选为0.8～2质量份；水相介质：100质量份；胺基环糊精衍生物：0～2质量份；消泡剂：0.01～0.1质量份；其中，所述水溶性聚合物的数均分子量为20000g/mol～150000g/mol，优选为50000g/mol～120000g/mol。本专利技术的方法中，所述水相介质为水、小分子醇和/或醚的水溶液；所述的小分子醇或醚的分子量小于200g/mol，选自甲醇、乙醇、乙二醇、四氢呋喃、二氧六环、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚中的一种或多种，优选为甲醇、乙醇、乙二醇单乙醚中的一种或多种；小分子醇和/或醚占水相介质的0wt％～8wt％，优选为1wt％～5wt％。本专利技术的方法中，所述聚合物粉末的粒径范围为10～300μm，优选为50～150μm。所述聚合物粉末是热塑性聚合物粉末，所述热塑性聚合物可选自热塑性聚氨酯弹性体、聚酰胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚苯醚、聚丙烯，优选热塑性聚氨酯弹性体、聚丙烯；聚合物粉末可以来自粉碎加工等。本专利技术的方法中，所述水溶性聚合物的数均分子量为20000g/mol～150000g/mol、优选为50000g/mol～120000g/mol，选自聚乙烯醇、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷，优选选自聚乙烯醇、羟乙基纤维素。其中，所述聚乙烯醇醇解度范围为85％～95％；所述羟丙基纤维素、羟乙基纤维素，其2wt％水溶液的黏度范围为50～400mPa.s。水溶性聚合物通过与粉末(微米级别)表面的分子间作用力，产生少量吸附，特别是对粉体表面的尖锐区域吸附(这里有更高的表面能，更易产生吸附)，实现对粉体表面的包裹，降低粉体表面粗糙度。本专利技术的方法中，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂、有机硅消泡剂中的一种或多种，例如毕克化学BYK-019、BYK-024。本专利技术的方法中，所述胺基环糊精衍生物为6-位取代，结构式如下：其中，取代基R为2～6个碳原子的线性亚烷基；所述环糊精选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。所述胺基环糊精衍生物的制备方法可以参考CN104031179B和严冬青的文献报道(《几种环糊精衍生物的制备与主客体相互作用研究》，2016，天津科技大学)，该结构环糊精具有部分亲水性，可起到调节粘度作用，另一方面干燥后的环糊精组分可以团聚在表面，起到阻隔、润滑粉末的作用。本专利技术的第二个方面，提供根据上述方法处理得到的聚合物粉末。本专利技术的第三个方面，提供根据上述方法处理得到的聚合物粉末在粉末涂料、3D打印、化妆品、添加剂、医药等方面的用途。本专利技术具有以下有益效果：(1)通过水溶性聚合物对聚合物粉末高表面能区域的吸附，可以降低粉末粗糙度，无需高温高压处理，方法简单通用。(2)通过水溶性聚合物可以调整聚合物粉末的表面特性，改善粉末的应用效果。(3)该方法适用范围广，不受聚合物种类限制，且其对材料本身的性质影响较小。附图说明图1～图7分别为实施例1～7的电子扫描显微镜照片；图8～图9分别为对比例1～2的电子扫描显微镜照片。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。性能测试：粉末形貌：使用扫描电子显微镜。粉末粒径分布：使用BT-9300ST型激光粒度分布仪测量。粉末流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物粉末处理方法，其包括以下步骤：步骤1：将水溶性聚合物、水相介质、消泡剂、任选的胺基环糊精衍生物加热混合均匀，得到处理溶液；优选地，所述水溶性聚合物的数均分子量为20000g/mol～150000g/mol，更优选为50000g/mol～120000g/mol；步骤2：将聚合物粉末、处理溶液两者混合处理，混合均匀，获得含有粉末的固液混合物；步骤3：将步骤2所得混合物进行固液分离、干燥，得到处理后的聚合物粉末。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物粉末处理方法，其包括以下步骤：步骤1：将水溶性聚合物、水相介质、消泡剂、任选的胺基环糊精衍生物加热混合均匀，得到处理溶液；优选地，所述水溶性聚合物的数均分子量为20000g/mol～150000g/mol，更优选为50000g/mol～120000g/mol；步骤2：将聚合物粉末、处理溶液两者混合处理，混合均匀，获得含有粉末的固液混合物；步骤3：将步骤2所得混合物进行固液分离、干燥，得到处理后的聚合物粉末。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，各种组分的用量为：聚合物粉末：2～50质量份，优选为10～20质量份；水溶性聚合物：0.4～5质量份，优选为0.8～2质量份；水相介质：100质量份；胺基环糊精衍生物：0～2质量份；消泡剂：0.01～0.1质量份。3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述水相介质为水、小分子醇和/或醚的水溶液；所述的小分子醇或醚的分子量小于200g/mol，优选选自甲醇、乙醇、乙二醇、四氢呋喃、二氧六环、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚中的一种或多种，进一步优选为甲醇、乙醇、乙二醇单乙醚中的一种或多种；小分子醇和/或醚占水相介质的0wt％～8wt％，优选为1wt％～5wt％。4.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于，所述聚合物粉末的粒径范围为10～300μm，优选为50～150μm；所述聚合物粉末是热塑性聚合物粉末，选自热塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，黄岐善，
申请(专利权)人：上海万华科聚化工科技发展有限公司，万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31